數字量和模擬量
數字量：在時間上和數量上都是離散的、不連續的（存在一個最小的\(\Delta\)）
例如：車、狗、英文字母
模擬量：數字量以外的物理量
例如：顏色、光的強度、聲音的強弱、高低、電壓電流
電子電路
電子電路能夠實現信息處理和能量轉換。
手機、計算機、充電器、燈、空調等都是電子電路。
模擬電路：用連續的模擬電壓/流來表示信息
數字電路：用一個離散的電壓序列來表示信息
計算機的分層拆解
計算機——電路板——芯片——模塊——電路單元——邏輯門電路——半導體晶體管
由此可見：
- 結構：分層設計，確保每一層電路復雜度的有限性，並且使得一些模塊可以復用
- 接口：使得模塊與模塊之間相互獨立，模塊升級時其他模塊可以正常使用
- 好的系統設計原則：用較小的成本實現較多的功能，系統能夠在多種環境中正常運行，系統對技術升級具有較好的兼容性
數電目標：晶體管——門電路——組合電路——時序電路——有限狀態機（FSMs）——配一些軟件指令就可以構成簡單的CPU系統。
信息
信息是知識的傳遞、事實和情況的具體描述。
如果信息不能消除實際情況和不確定性那么這個信息是沒有意義的。
如果有N個等可能的選擇，你想要把N個選擇縮小到M個，那么則需要至少\(\log_2 (N/M)\)比特的信息，例如：
- 現在想要用二進制來表示扔硬幣之后的結果，則需要\(\log_2 (2/1)\)比特的信息；
- 用二進制來表示擲兩個骰子之后的結果，則需要\(\log_2(36/1)=5.2\)比特的信息。
編碼
編碼的方式和位數會影響到效率、可靠性、安全性。
碼制
表示事物的規則：學號、身份證號、車牌號。
常見的十進制代碼
8421碼、2421碼。
格雷碼
相鄰的代碼只有一位不同。
數制
表示數量的規則，他包括：1.每一位數的構成； 2.從低位向高位的進位規則
同一個數字，他的大小本身是不能改變的，但是在不同數制下表示會不同。
編碼的數字轉化為十進制數字\(v=\sum_{i=0}^{n-1}N^ib_i\)，其中N為編碼的基數，b為當前位的權值，i為編碼數字的第i位。
例如：
\((1011.11)_B=1\times 2^3+0\times 2^2+1\times 2^1+1\times 2^0+1\times 1\times 2^{-1}+1\times 2^{-2}=11.75\).
\((2A.7F)_H=2\times 16^1 + 10 \times 16^0 + 7 \times 16^{-1}+15 \times 16^{-2}=42.4960937\).
二進制的補碼
原碼
在無符號的二進制數前面加一個符號位，符號位為0表示為正，1表示為負
但是原碼的負數不能直接相加減，例如：\(5+(-5)=0\)，但是\((00101)_B + (10101)_B = (11010)_B \neq 0\)，這是因為符號位是碼制，他不能參與數制的運算。
補碼
現在有一個n位的補碼，他的最高位為符號位，他有權值為\(-2^{n-1}\)，其他位的權值都是\(2^i\)，例如：
\((11010110)_B=-2^7 + 2^6 + 2^4 + 2^2 + 2^1= -128 + 64 + 16 + 4 + 2 = -42\)；
\((1101.0110)=-2^3 + 2^2 + 2^0 + 2^{-2} + 2^{-3}=-8 + 4 + 1 + 0.25 + 0.125=-2.625\).
它能表示的數字的范圍為：\(-2^{n-1}\)到\(2^{n-1}-1\)，差出來的一位是因為1000B和0000B，第一個表示最小的負數而另一個表示0。
求補碼
1.最高位為符號位；2.正數的補碼和他的原碼相同；3.負數的補碼=數值位按位取反+1， 則\(+5=(0\space 0101)_B\)，\(-5=(1\space 1011)_B\)，有\(+5+(-5)=(0 \space 0101)_B+(1\space 1011)_B=(0\space 0000)_B\)，正確回0了。
補碼的擴展
正數在符號位后面補0，負數直接在補碼前面補1即可.
結論
將兩個加數的符號位和來自最高位數字位的進位相加，結果就是和的符號。
電壓保存信息
優缺點
優點：容易產生，容易測量，如果電流量很小則功耗很小。
缺點：容易受到環境的影響，電子電路的干擾和不准確性是永遠都不可避免的。
例子
用1V代表黑色，0V代表白色，0到1之間所有的值都代表灰度，這樣就可以構成一幅圖。
如果對這個圖像進行拷貝和取反，無論中間的過程有多么的精准，都必定會有損失。
原來圖像的一個點是0.1V，即使拷貝之后是0.099999V，他還是有損失，隨着拷貝的次數的增多，原來的信息損失的就越多。
數字模塊
能夠接受低質量01而輸出高質量01的模塊成為數字模塊。導線就不是數字模塊，因為他如果接受了低質量的01，他不能輸出高質量的01.
用電壓表示數字信號，1V代表1，0V代表0，但真正的信號不必是精准的0V和1V，靠近即可。此外在0V到1V之間還有一部分電壓他既不代表0也不代表1。
干擾的來源：門之間電流信號引起的壓降：30mV，在模塊之間50mV，芯片與芯片之間350mV，電流變化時引腳的電感效應等。