讲智子之前，必须要先讲一下图灵机冯 诺依曼结构和哈佛结构，因为只有明白电子计算机的原理，才能讨论量子乃至二维计算机的组成

为了简短内容，我尽量简化原理，一些比较难懂的计算机组成部分（如状态字寄存器，标志字寄存器，指令的时钟周期）就不去赘述了，还有一些高级的计算机技术（比如dma技术 流水线技术）也不会做过多科普

首先我们应该要明确，计算机的基本功能是什么，当然，计算机的基本功能不是给我们上网冲浪看贴吧的，更不是像图吧的垃圾佬一样，用来煎蛋烤肉整花活的
计算机最基本的功能，就是人们输入指令和数据（这里说的不是程序）后，计算机可以自动计算出结果数据，这个过程甚至简单到不需要操作系统，不需要计算机语言，甚至不需要电子设备就可以完成

在很久很久以前，这个基本功能是由人或者机械完成的，例如我国劳动人民发明的算盘，20世纪的机械式计算机，以及工程师用来估算的计算尺和各种图表
这些设备都有一个缺点，就是操作十分依赖人的参与，自动化程度不够高，因此，发明一个可以高度自动化完成计算任务的机器，成了人类社会发展的新需求

图灵机做的，就是把这三项功能抽象成机器动作，用我自己的话说就是
1读程序
2计算结果
3将结果写到输出位置
图灵机是计算过程的抽象化，所有计算机都是在图灵机基础上发展的，无论是电子计算机，量子计算机，还是我们要探讨的智子二维计算机，只要是用于广义上的计算的机器，必是图灵机的一种变种

1.2 图灵机的实现——冯诺依曼结构
在《三体》中，冯诺依曼为了计算三体问题，给秦始皇组建了一台人工计算机，毫无疑问，这个情节无疑是小说的惊艳一笔
原著中之所以是冯诺依曼为秦始皇建造计算机，是因为他的理论奠定了近代计算机的主体结构，可以说没有冯诺依曼结构，贴吧或许只是村口贴满告示的告示板
冯诺依曼对电子计算机发展最大的贡献就是采用了二进制计算，虽然说二进制位数利用率是最低的，但是对于没有自我意识的电子器件来说，二进制是容错率最高，且计算起来最快的方案。
这时候可能就有人要想了，可不可以直接用元件的电压值相加，得到一个模拟的数值呢，这样既满足了较高的计算精度，也没有多余的计算流程。

但这就涉及到一个麻烦的问题，如果电压在传输过程中受到一点点的衰减或者干扰，计算结果就是错误的，学过欧姆定律的人都知道，当电流I流过电阻R时，就会产生大小为IR的电压降，这说明在导体中，模拟计算机不会可靠

下面的内容涉及到部分微机原理的知识，我尽量少用专业术语讲述，部分描述可能会不太准确，只作为定性讨论
冯诺依曼结构图

冯诺依曼结构的核心，就是图中运算器和存储器的关系，百度百科上是这么写的
（1）单处理机结构，机器以运算器为中心；
（2）采用程序存储思想；
（3）指令和数据一样可以参与运算；
（4） 数据以二进制表示；
（5）将软件和硬件完全分离；
（6） 指令由操作码和操作数组成；
（7）指令顺序执行。[4]

百度百科你们是知道的，最擅长的操作就是把简单的东西说的谁也听不懂
简单来说，冯诺依曼认为，所有的指令就像超市里的泡面一样，泡面把料包和面饼都打包到一个盒子里，你买一份泡面，必然是将面饼和调料包一起买来的，而指令就是将操作码和操作数杂糅在一块，每次运算器取出指令，只能将操作码和操作数一起取出
而一个程序就像是银行排满人等待办理业务的队伍，运算器只能按照排队的顺序依次叫号执行指令，直到最后一个人办理完毕

在这种结构下，想要改变程序的话，只要改变窗口叫号顺序就行，因此，在冯诺依曼结构中，程序的升级维护十分容易
但是冯诺依曼结构也有个致命缺点，那就是一旦程序队伍中有个来捣乱的人(也就是恶性bug)，霸占着窗口，那么后面的人就无法办理业务，这就产生了我们所说的卡顿，死机的状态

可以说，冯诺依曼结构是对图灵机的直接具象化，他的奇思妙想，直接奠定了后世计算机的结构基础，和程序员的外貌基础

1.3工业艺术——哈佛结构