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【技术帖】从原子到计算机(计算机原理纯正技术帖,简单且通俗)

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主题是讲述计算机的原理的,尽量写得非常简单和易懂
希望大家喜欢


IP属地:湖北1楼2013-08-10 20:29回复
    我们的计算机最需要什么?没错,就是每天晚上为我们看书所需要的手电筒提供能量的——电!
    其实,世间上的万物都是由原子(atom)构成,我们每天都在吃原子,喝原子。我们可以说昨天吃的红烧排骨是原子烧排骨,前天吃的糖醋排骨是原子排骨。虽然看起来很有趣,但如果世界变成那样的话,就太单调了!
    而原子这个东东,却不是最小的物质!原子是由质子(proton),中子(neutron)和电子(electron)“合体”而成的。就像我们的太阳系那样,质子和中子构成原子的核心叫原子核(atomic
    nucleus),如同我们的太阳是太阳系的中心一样,原子核是原子的核心。而电子就像是绕着太阳转的行星一样,在不同电子层里旋转。但越远离原子核的电子,就越不安分,逃出该原子,到另一个原子去玩。
    经过电池(battery)和导线(traverse)的调教,那些不安分的电子就会按着它们的意愿,在导线里,一个原子一个原子地逃离,而且是向同一个方向移动!这个伟大奇迹的出现,就形成了电流,使得手电筒发亮为我们服务。
    但是,要形成电流,原子必须要好欺负才行,不然整天束缚着电子,使得电子无法四处走动,就无法形成电流。这类“凶巴巴”的原子我们却给了一个比较温柔的名字——绝缘体(Insulator)而那些好欺负的原子,我们叫它——导体。其实,还有一些原子,有时候“凶巴巴”,但有时候却是个“大好人”,由于过于善变,不能确定它是导体还是绝缘体,只能叫它半导体(semiconductor)了。
    使手电筒发光的电流是由电压(voltage)形成的,又叫电势差。电势这东西,看起来复杂,但其实做一个小小的实验,你就会明白了:(以下实验,尽实现于想象)
    找来3块砖,3个西瓜,一栋楼(超过5层)
    把西瓜放在楼下,要上有窗户且下无人
    拿着3块砖分别走向1楼,5楼,10楼,把砖对着西瓜扔下(一砖一西瓜)要把西瓜打破!
    4. 完成,走下楼看结果
    无疑,这样做看起来是非常愚蠢的,但是对于我们了解电压却起了极大的作用!从不同的楼层扔砖砸西瓜,所产生的结果也不同(显然这个结果不是从西瓜能不能吃的问题上说的,而是从西瓜稀泥巴拉的程度上说的)从稀泥巴拉的西瓜可以看出,越高楼层扔下的西瓜,砖所产生的势能就越强,西瓜的遭遇就越悲惨。电压也一样,电压越高,电势差就越大,电流就越大。如果被电了,后果就会因电压的越大而变的越悲惨!
    当然了,电阻这东西还没出现呢!之前说过,电池和导线使得电子乖乖的在导线里一个原子一个原子的移动。其它原子当然不想看到这样的事情发生,所以去阻止电子的移动。这样,就形成了电阻。
    你可能会想:真该死,到底怎样才能知道实际上的电流啊?不必担心,有一个老外已经在老早以前替我们准备了解决这个问题的公式——欧姆定律:电流=电压/电阻。
    确实,讲了那么久的电子、原子,都让人无聊死了。所以,从现在开始,我们暂时抛弃它们,转而去看看有趣的电路吧!


    IP属地:湖北2楼2013-08-10 20:30
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      通过之前的研究,我们知道计算机用二进制,除了因为电只有两个状态这个得天独厚的优势之外,还有为二进制能表示逻辑,表示我们的思考状态;能做出各种复杂的运算,使用世界各种定理公式。可见,计算机的程序其实就是逻辑和运算。这些就是计算机的一切基础,而人们是怎么把逻辑,运算和二进制向结合在一起,变成我们每天所以的计算机呢?就是我们接下来要说的话题了。


      IP属地:湖北7楼2013-08-10 20:33
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        错得很离谱的地方:
        在16进制中,正确来说应该是:1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,10。
        而不是:1,2,3,4,5,6,7,8,9,1A,1B,1C,1D,1E,1F,10。
        还有,我把同或门和异或门的名字应该掉转了,
        同或门的意思应该是相同输入时为1
        异或门的意思应该是不同输入时为1


        IP属地:湖北14楼2013-08-10 20:39
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          所以我们可以把二进制加法表
          分拆成两个表,一个用来表示加法位的:
          0+0=0;
          0+1=1;
          1+0=1;
          0+0=0;


          IP属地:湖北21楼2013-08-10 21:35
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            另外一个是表示进位的:
            0+0 进位为 0
            0+1 进位为 0
            1+0 进位为 0
            1+1 进位为 1


            IP属地:湖北23楼2013-08-10 21:36
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              最后,如果关于加法器有什么不明白的地方,可以试试用算式代人看看,能给到大家很多灵感的
              如果真的有什么搞不懂地方,欢迎大家去跟我聊聊


              IP属地:湖北28楼2013-08-10 21:48
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