我是不吃年下攻的,但兰知和韩敬这一对让我很舒服。
兰知真的很好,经历也让人心疼。一开始我不理解他为什么会喜欢韩敬。后来明白,他一直被捆绑在被善意伪装的家庭中,养母领养她来寄托自己丧子的哀痛,也通过领养兰知的事情得到社会认可,增加政治筹码。养父则无耻的想要去侵占他。似乎所有的善意都有目的,他感受不到真情。兰知用冷漠来保护自己,也用游戏人间的态度去释放。
韩敬又傻又炽热的感情打动了他。这个小自己10岁的男孩子把他放在心尖上来疼爱,因为真心喜欢,所以不管不顾的扑了过来。所以兰知真情投入了。他不动声色的带着韩敬成长,韩敬也学会了如何去爱这个满身伤痕的兰知。
清冷女王受是我最爱。全文最戳我的点是兰知身为一个高知清冷0,一战双杀把两个1送进了急诊,这是什么神仙技能啊,简直是众零之王
#挑战30天在头条写日记#
大家好,我是呼噜噜,在先前的一篇文章计算机中数值和字符串怎么用二进制表示?中,我们知道了计算机为什么会采用 0 和 1 组成的二进制 ,来表示所有的信息,比如机器指令、数字、字符串、声音、图片、视频等等。我们本篇文章来看看计算机在硬件层面究竟是怎么表示二进制的,CPU究竟是怎么实现的?通过本文的学习,我们也可以反过来明白为什么计算机会采用二进制了。
我们在生活中,处处都是开关,比如控制灯的开关
我们可以发现一个很简单的现象:
串联的开关,只有2个开关都闭合,灯泡才亮。这也就是布尔代数中"逻辑运算与"并联的开关,只要有1个开关闭合,灯泡就会亮。这也就是布尔代数中"逻辑运算或"我们以最简单的2个数,0和1来举个例子,写出其布尔代数的真值表:
在人类信息传递发展的历史上,长途信息传递一直是非常困难的时,当时常见的方式有,比如人骑马送信,训练信鸽、点燃烽火,但信息传递的效率都非常低效。直到电报的出现,电报思想的正式成形是在19世纪早期,它的让人类传递信息的效率得到极大的提升。
电报利用电的特性来传递信息,早期设计复杂且不稳定,传递的信息复杂度又比较低,1837年美国人摩尔斯 通过电磁感应改良了发报机,并发明了摩尔斯电码 。他将电报划分为2种信号,短促的"点信号"和长一点的"划信号", 将把“点”当成“1”,把“划”当成“0”(这不就是二进制嘛),并编写了个“字典”将字母及数字编码一一对应,这样就能传递复杂的信息,在未来产生了巨大影响力,意味着现代通信的开始。
由于早期的电报传输,需要铺设电线,但是随着电线越长,其电阻就越大,电信号常常传输过程中被消耗点,这样接受方就无法接收到信息了。幸运的是,工程师发明了继电器 ,其原理就是接收微弱的信号,然后不断地通过新的电源重新放大已经开始衰减的原有信号,最后把它增强后发送出去 。
当开关是打开的话,灯泡是不亮的;但当开关是闭合的话, 电流流过围绕在铁棒上的线圈,会发生电磁效应,铁棒就具有了磁性,会将弹簧片吸下来,右边电路就通了,灯泡就会亮了。这样通过继电器,一段段放大信号,电报就能长距离传输信息了。
虽然继电器有放大信号的作用,但和开关一样继电器也可以串联或并联以执行逻辑中的简单任务,继电器比起普通的开关的优势在于继电器无需直接被输入者控制,可以被其他继电器控制,这样就可以组合完成更复杂的操作 。比如我们可以通过继电器实现: 当我们闭合开关时,灯泡关闭;当我们打开开关时,灯泡去点亮这种灯泡的状态和开关的闭合状态相反的操作,普通开关是无法实现这种操作的。这些电路物理的表象下隐藏的逻辑关系,一直没有被人发现。
直到1938年,克劳德·香农 在麻省理工学院所写的硕士论文《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》中阐述了继电器和开关电路中的符号分析之间的关系,他将开关、继电器、二进制、布尔代数联系起来。也就是发现人类可以通过开关和继电器这些普通的电路,直接就能实现布尔代数各种逻辑运算操作 。这些继电器的组合被称为逻辑门 ,他们构造基本的逻辑电路,也叫门电路 。
上面是3种最最基本的门:
与门,两个开关只有同时打开,电流才会通过,灯泡才会亮非门,当开关闭合时, 电流不会通过,反而灯泡熄灭;开关打开,电流能通过,反而灯泡会亮,这种像这种输入状态与输出状态相反的逻辑关系,叫做"非"门或门,两个开关中只要有一个打开电流就能通过,灯就会点亮当开关闭合即输入为1时,灯泡熄灭,输出为0;当开关断开即输入为0时,灯泡亮,输出为1。
这些门其实就是一个个"开关"的抽象, 以后我们需要的各种复杂的逻辑都可以通过这3个门来实现,真的是非常奇妙 我们再来看一个常见的门:异或门XOR
我们先写出其真值表(真值表是在逻辑中使用的一类数学表,用来确定一个表达式是否为真或有效):
A
B
X(输出)
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
其表达式也就是:
通过表达式我们就能知道,把非A与B的值 和非B与A的值 通过或门加起来就能得到异或门了
上世纪材料学的发展也大力推动了计算机的蓬勃发展,计算机的硬件出现了3次大的更新换代
在1944年,为了给美国曼哈顿计划 跑模拟,IBM建造出来首台自动按序控制计算机哈弗Mark1号 ,有76万五千个组件,300万个连接点和500英里长的导线,重达4500公斤,占地面积有房间那么大。其大脑是由继电器 组成的,其一秒能做3次加或减,乘法花费6秒,除法花费15秒
由于继电器的金属臂有“质量”,无法快速开关,1940年一个好的继电器一秒钟可以翻转50次,但是 任何会动的机械都会随着时间出现物理磨损,部件会损坏,随着继电器数量增加,故障概率也会增加。真的是又慢又容易坏的大家伙,但瑕不掩瑜,其依旧具有跨时代的意义。
在1904年,英国物流学家弗莱明就已经开发了一种新的电子组件,叫做真空管 ,也就是把两个电极装在一个气密的玻璃灯泡里,但弗莱明的这个电子部件,电流只能单向流动,俗称称为 "二极管"。要想制作计算机,需要能够控制电子的流动的东西。
在 1906 年,美国发明家"李·德富雷斯特"在"弗莱明"设计的两个电极之间,加入了第三个"控制"电极(一 种栅栏式的金属网,形成电子管的第三个极),向"控制"电极施加正电荷,它会允许电子流动;但如果施加负电荷,它会阻止电子流动。被命名为真空三极管,这样就能形成一个"开关",可以“断开或闭合电路”。
由于真空管内没有会动的组件,想较于机械装置,磨损更少,又没有金属臂的限制,每秒可以开闭数千次,继电器一秒钟只能翻转50次左右,效率大大的提升。
第一个大规模使用真空管的计算机是"巨人1号",标志着计算机从机电转向电子,电子计算机的大门自此打开。由工程师Tommy Flowers设计,完工于1943年12月,用于二战时破解德国军事通讯密码。
虽然真空管做计算机的大脑,解决了继电器许多缺陷,但是其还是容易损坏,就像灯泡一样烧坏。到1950年代,真空管计算机都达到了极限。
1947年,贝尔实验室发明了晶体管 ,其成为了新的"开关",也标志着一个全新的计算机时代到来。晶体管不仅体积小,响应速度快(每秒切换开关能达到上百万次),而且使用寿命也非常悠远,准确 性高,稳定性好,不易损坏。关键它可以做得非常小,一块集成电路即可容纳十几亿到几十亿 个晶体管。
晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件,半导体顾名思义,可导电也可不导电,是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,一般有硅、锗、砷化镓等
IBM608第一个完全用晶体管,消费者也可以买的起计算机。该计算机有3000个晶体管,每秒执行4500次加法,80次左右的乘除法。
通过本文的阅读,我们知道了开关是一个生活中很普通的东西,但香农将开关、布尔代数联系的一起后,产生了化学反应。可以用一个个开关组合起来,成为门电路 ,从而能够造成CPU。
随着材料学等发展,开关也从继电器到真空管,再到晶体管,相应速度,提交,使用寿命,成本都得到了明显的改善。他们制造出来的计算机也慢慢的变成了我们现在熟悉的计算机。
计算机的大脑就是CPU,我们知道CPU内最重要的2个部件是寄存器和计算单元,那么如何用开关来让计算机拥有计算能力和记忆能力 ?大家可以思考一下,后面的文章让我们抛开硬件,通过抽象出来的逻辑门来一步步设计和实现一个CPU。
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