Physical Component


  1. 电压、电流
  • 电压(Voltage):不同电平表示不同的逻辑状态,比如高电平 = 1,低电平 = 0
  • 电流(Current):电荷流动,是电压在电路中产生作用的载体
  • 应用:CPU寄存器、总线传输、逻辑门输入输出

本质:用电信号承载二进制信息

  1. 光信号
  • 光通信:光纤传输使用光脉冲表示0/1,速度快、干扰少
  • 应用:互联网主干网络、数据中心互联

本质:用光的存在/缺失、相位、强度表示信息

  1. 磁性
  • 硬盘存储:用磁化方向(顺/你)表示0/1
  • 磁带:类似原理,用磁带上的磁化区域存信息
  • 磁存储器件:如MRAM

本质:信息通过物质状态的变化存储

  1. 半导体器件
  • 晶体管:最小开关单元,实现电流通/断 -> 逻辑门
  • 二极管、MOSFET:用作开关、信号控制
  • 集成电路:把成千上万晶体管集成在芯片上,实现复杂运算

本质:用微观物理器件控制电流流向,从而实现逻辑运算

  1. 二进制的物理表示
  • 逻辑电平:高电平/低电平对应1/0
  • 编码方式:例如TTL电平、CMOS电平、正负电压编码
  • 多值逻辑(少用):理论上可以用三值或四值逻辑表示信息,但实际应用少

本质:把信息抽象成最小单位“位(bit)”,映射到物理状态

  1. 存储介质
  • DRAM:电容存储电荷,周期刷新,易失性
  • SRAM:晶体管存储,无需刷新,速度快,但成本高
  • 硬盘:磁性存储,非易失性
  • 闪存:电荷存储在浮栅晶体管上,非易失性
  • 光盘/光存储:通过物理凹坑和光反射表示0/1

本质:通过物理状态长期或短期保存信息

总结

信息的物理载体就是:信息在物理世界的表达方式,它的功能是把抽象的“0/1”映射到可以操作、传输和存储的物理实体上