计算机原理的计算机原理人话版

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仙剑李逍遥503
2016-05-14 · TA获得超过105个赞
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首先人话版的意思,就是说人话,人人都能听懂,但是考试得零分。
现在正式开始:
先解释什么是逻辑电路、逻辑门
一条线上串两个开关,需要两个开关都打开才能通电?这个可以理解吧。
这种电路叫做“与门“,待会我写成”and“,可以理解吧。接通记成1。否则0
那就是1 and 1 结果就是1,或者写成 and(1,1)=1。显然and(1,0)=0。
再有一个要记住,其实一个很小的电子元件就可以实现这个功能,不一定真要去搞一条线两个开关。这个电子元件叫二极管还是八极管还是电容我们不用去关心,反正可以实现。非要了解你去查别的资料。
如果是并联开关呢,就是一条线接个分支出去,接上开关汇成一条线。打开任何一个开关,都可以通,就是“或门“ 待会我写成 or。同样是电路实现的。
现在有一条线本来是通的,灯会亮。你在中间分一条线出来,接上一个开关制造一个短路,。如果不理解短路。就想象成水龙头,本来2楼可以用水,你把一楼的水龙头打开二楼自然就没水了。英文是“notrynodie”很高端。 待会我写成not, 这叫做“非门“
讲完了,以上大概就是计算机的80%原理了。自己喜欢推导就不用看下面了。
下面都是叠加,现在先把逻辑门叠加完。
先输入两个动作给一个and,and门里出来的信号再输出给not。
写成 not (and(x,y)),x,y就是你手上的两个开关。
这叫做叫做与非门,捋一捋就知道Not(and(1,1))=0,not(and(0,0))=1
下面还有异或门Not(Or),就不讲了。可以自己推导一下。
为什么是2进制
基本门电路了解了。我们来看一下怎么实现进位记数。首先我们设定一下,通电就是1,不通就是0,待会好表达。现在地上放横放四个灯泡,刚好二进制的4位数。第一位就是一个开关,第二位做一个and(xy),有两个信号时,输出1个信号。这就是二进制的第二位。第三位做一个and[and(xy),and(x,y)]4个信号都是1时,才输出1,看得懂不?里面成and构成外面and的信号源。这不就是2进制了吗?也就是说,这也是通过逻辑电路可以实现的。
剩下的10%是存储技术。
就像刚才,二进制进位也需要储存啊,把上一位输出输入到下一位,或者加上另一个数,需要有个地方暂时存放我们的信号呀。有一种电子元件,叫啥?电容?半导体?还是什么东西,他有一种特性,就是你给他加电,他不传导。他会把电子留下,如果再加电,就会被击穿,短暂的放出电子(大概或者就是这么个道理)。这个原理就可以作为机器里的暂存。外部存储就是光盘,磁盘什么的。最早会用到的打孔方法,这个最好理解。一条很长的纸带上,有规律的打上一些孔。我们按一定的速度拖动这张纸条。因为有孔,所以有时透光,有时不透光。透光的时候对面有个感光元件收集信号。在约定个时长比如一秒采一次样。就得到一段2进制的信息了。这个约定的采样时长很重要。要不就乱套了,这个后面再说。
计算机怎么控制别的设备
最好理解的是显示屏。你可以把这些看做是一排排的灯。每个灯泡连一个开关。按规定开关灯泡,就显示出信息。想要显示8的样子。按顺序开关就好。这个顺序是用逻辑电路去设计好的。不用我们去逐个按电灯的开关。我们控制逻辑电路就好。只按几个开关,就能显示出8。当然这是最笨的办法。没有哪台电脑会这么去干。
下面是计算。
如果这组8的信号没有输给显示器,而是输给了存储器1。然后我们按加号,识别为选择存储器2。我们输入1。当你按等号。就会执行一个把存储器1和存储器2的信号同时输出一个准备好的逻辑电路。等逻辑电路再输出的时候,就正好变成了9的信号,再把这个数字信号,输送给控制显示器的逻辑电路翻译成灯阵的开关方式。最后显示器的灯阵就会显示出9的样。这就实现了加法。也实现了显示。减法差不多,
一旦有了加法,就可以叠加其他的运算符号。比如乘法,减法。多少次方。差不多都是加法的累加。在加上之前说的逻辑运算。就发展出了更多的逻辑方式,比如“如果……就执行“这种控制方式。相当于用逻辑门设定一个执行密码。
如果…就,就是 if,如果存储器1里面等于1,就执行关机的代码。
还有for ,,就是一直执行,除非条件出现。
有了加减乘除,有了if,for。就可以把一些不是数字的转成数字来计算。比如,屏幕如果关闭,就关机。这里头没数字。但是我可以把屏幕关闭这种状态解释为1,我写下逻辑,如果屏幕关闭状态成立,X=1,如果X=1,执行关机的流程。 这里的X是我们提前准备好的一个盒子。没有信号输入的时候保存为0.
明白了这个道理,我们就可以编一些简单的程序了。比如让电脑在显示器上显示一个圆。写好了、很复杂。也许累了8天。但是以后再要画圆,就不用再写了。因为我可以保存这段代码。下次用的时候,只需要改变直径参数就可以了。但是这段代码很长,抄起来也很费时间。所以我们取个代号,比如是cor,用逻辑方法,如果我们输如cor这个代号时候,机器输出画圆的代码串。我们再加个参数,比如cor=10,这样电脑就会画一个直径10的圆。你自的代码可以简写成cor,别人写的就不一定,他可能会简写成roc什么的。为了让别被人也读懂你的代码,最好是统一下。
有个很牛的人叫做”别死磕”,写了很多机器代码,有的是控制显示器画直线,有的控制时间,有的命令只是帮助计算。他把这些命令全部保存起来,都复制给别人用,大家都用,用的人多了,就成了一种语言,叫做”别死磕”。
我们再用”别死磕”编译成更高级的编程语言,比如C,“别死磕”一个命令可以代表上百个机器开关,可以敲3下键盘就画一个圆。C语言一个命令可以代表上百条”别死磕”命令。可以敲2下键盘就画一个奥迪。在C的基础上,我们还搞了C++。机器在翻译的时候,会先将C++翻译成C语言,在把C语言翻译成机器语言。这就是编程。
什么是带宽
刚才说了频率,再回顾一下。频率就是信号的间隔。比如远方船上的旗手,举左手是一个意思,举右手是一个意思,这样我们就不用考虑频率。但是如果对面旗手是残疾人。我们换个说法,你举手是1,不举手是0,这种情况就需要考虑频率了,要不然我怎么知道你3分钟不举手代表几个意思。如果1秒钟采样2次。就是2赫兹。这样的速度对于船上残疾旗手来说已经很快了。表达“你好”两个字只需要半分钟。但是计算机器还要稍快点,每秒三、五十亿次。当然这个是cpu内部的频率。内存到cpu之间、光盘到硬盘之间没这么快。光盘最好理解。光盘上有很多洞。有洞的地方是1,没洞就是0,光盘转起来,光头在上面扫过读信息。转速不能再提高,但的效率可以再提高,就是再增加一个光头(就这个意思)。对了,读取信息还要用线来传输,比如拷贝到硬盘内存什么的。多了个光头,就多条线呗。一条线不行两条。线多了不好收拾就粘成一排,7、8条线粘成一排看上去就像一条带子有没有。线越多带子就越宽对不对,所以带宽就影响到速度有没有。所以带宽*频率。就是总的效率
16进制
再来,你8条线同时给我传信息,我同时就能收到8个信号。我想只要7个信号都不行。就好比你想买1根牙签,老板说一盒8根不开零。或者看成对面船首站了8位残疾人在打信号,8个信号排列起来就是8位,每个信号两个区别,有信号跟没,就是0和1,这8位疾就是8位机。8位你自己算算有多少种变化。不就刚好16种吗,每采样一次,能得到16个符号,英文字母26个,还要区分大写还有标点,16肯定是不够的。所以我们再采样2次。就能得到16*16,255个变化,这样就可以表示英文的一个字母了。采样两次才能成字母,叫字。采样一次只能算一个节奏,所以叫字节。一个中文四个字节,也叫双字。采样一次有16个变化。就记做F,0~9后面是abcdef,刚好,F代表15。0~F ,这就是16进制。

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