爲什麼要介紹計算機是如何工作的
C語言是一種與計算機底層較爲緊密的語言。因此在學習C語言之前必須理解透計算機底層，這樣才能理解如指針這樣的概念，學習起來就會事半功倍。
很多C語言教程之前也會介紹計算機的工作原理，但是又介紹的不夠透徹。也使讀者在理解C語言上存在困難。因此我將盡力把計算機工作原理中對理解C語言有用的部分給大家講清楚。
計算機科學誕生於國外，所以很多資料都是從外文翻譯過來的，翻譯過程中一些概念模糊不清。如process和procedure都翻譯成程序，source code 和 code 都翻譯成代碼。由於概念不清導致讀者在學習時感到困惑。所以我想通過本部分，讓讀者清晰地理解本教程中的一些概念。如：指令、數據、內存地址、翻譯器、操作系統、源代碼文件、可執行文件、程序等。
簡單的電路
下面是一個最簡單的電路，由一個小燈泡、一個電源和兩根導線組成。只要電源能提供能使小燈泡發亮的電流，小燈泡就會一直髮光，如論是白天還是晚上。
這帶來了一個問題，如果我現在不需要小燈泡發光、但又不想破壞電路，以便在需要燈光時迅速地讓小燈泡再次發光該如何做呢?
答案是加個開關就可以了。加入開關後除了能控制小燈泡外，我們還可以通過電路來表示數字了。可以這樣規定開關閉合小燈泡亮時表示1，開關斷開小燈泡滅時表示0。但這個電路只能表示兩個數0和1。如果要表示更大的數需要增加燈泡的數量。
又接了兩個燈泡後，三個燈泡就可以表示三位數了，因爲每位可以表示兩個數，因此可以一共表示8個數：000、001、010、011、100、101、110、111。
二進制數
上面的數字與我們平時使用的十進制數不太一樣，我們需要把兩者對應起來，如下表：
| 電路能表示數字 | 十進制 |
|---|---|
| 000 | 0 |
| 001 | 1 |
| 010 | 2 |
| 011 | 3 |
| 100 | 4 |
| 101 | 5 |
| 110 | 6 |
| 111 | 7 |
由上表可以看出由於電路能表示的數字每位最大能表示1，因此超過1就需要向前進一位。這與十進制數每位超過9，需要向前進一位的道理是一致的。每位能表示十個數的數字叫做十進制數，那麼每位能表示兩個數的數字就叫做二進制數。很多教程還介紹了二進制和十進制之間的如何轉換。但是我覺得到目前爲止還沒有必要掌握這項技能，因爲在實際工作中根本用不上。十進制數和二進制數之間的轉換工作翻譯器會幫你完成，而實際工作中用到的更多的是十六進制數。關於十六進制我會在之後爲大家介紹，目前大家只要理解什麼是二進制數就可以了。
計算器
這部分內容，與上部分內容之間存在一定的跳躍性，但要講清楚需要很長的篇幅（都可以另起一個教程了），並且內容與學習C語言關係不大，因此直接略過。如果向深入理解，給同學推薦兩本書。一本是國內的《穿越計算機的迷霧》，一本是國外的《CODE》。兩本數都非常優秀，建議如果英語比較好，可以直接讀《CODE》的英文原版，因爲可以同時學習一些計算機相關的英文表達。如果英語不好可以選《穿越計算機的迷霧》。不建議選翻譯後的《CODE》，一般在有選擇的情況下我都不建議讀翻譯或編著的書，因爲通常譯者和編者通常都不理解書的內容，導致書的內容很混亂。
雖然存在跳躍性，但是不要慌張，跳過那部分內容不會給理解C語言帶來任何問題。同學們只要知道電路可以會被設計的無比複雜，以至於我們可以用開關來控制它做數學運算。
如上圖，中間的計算機就是一個無比複雜的電路。它有6個開關。其中三個屬於控制端，控制端用來控制電路的功能和狀態。另外三個屬於輸入端，輸入端用來向電路輸入運算時需要的數據。計算器內部有一個寄存器，可以理解爲三個電容。每個電容充滿電荷表示1，釋放完電荷表示0，因此存儲三位二進制數。輸出端可以理解爲三根導線，導線上有電壓時表示1，無電壓時表示0。
控制端有三個開關，可以表示8個數。本例中只使用其中地4個，如下表：
| 數 | 作用 |
|---|---|
| 000 | 使計算器的輸出端，寄存器都爲000 |
| 001 |
輸出端保持不變，將輸入端的數保存到寄存器中 |
| 010 | 保持輸出端和寄存器不變 |
| 011 | 計算輸入端與寄存器的和，結果輸出到輸出端 |
這樣我們就可以利用這個電路進行數學運算了。下面說明一下該電路如何計算2+1。
- 將控制端設置成000，此時寄存器和輸出端都是000。
- 將輸入端設置成010（十進制數的2，也就是被加數）。此時寄存器和輸出端都是000
- 將控制端設置成001。此時寄存器爲010（保存了輸入端的值）。輸出端爲000。
- 將控制端設置成010。此時寄存器和輸出端的值無變化。‘
- 將輸入端設置成001（十進制數的1，也就是加數）。由於控制端是010所以此步輸出端和輸入端的值也無變化
- 將控制端設置成011。此時輸出端的值爲010+001 = 011。也就是十進制數3。
這裏明確兩個概念 數據 和 指令。由控制端的數是用來控制計算器如何工作的，因此將控制端的數稱爲指令。而輸入端的數是用作運算的，因此稱爲數據。由此可知無論是指令還是數據，實質上都是數，只是使用方式不同而已。
通過以上介紹相信同學們已經對計算機是如何工作的，有了一個感性的認知。然而計算2+1等於3的問題，使用計算機需要六步才能完成，還不如我們自己算的快，而且還得保證按順序設置開關的狀態，一步做錯會就會導致不可預料的結果。但勤能補拙，下一篇我會介紹一下如何提高計算器的工作效率。以及CPU、內存、程序、代碼的概念。