二进制的计算公式
继电器,是一种电子控制件,在自动电路中,是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”,也正是因为继电器的这种特性,让继电器在电子计算机的诞生中贡献了不少力。
1946年世界上第一台电子计算机诞生,它占地160平,重达30吨,我们已经知道它是由无数个电子管构成,但是它到底是怎样运行的呢?
聪明的朋友,可能已经猜到了,其实就是利用了继电器的原理。
计算机是用一堆开关去控制另一堆开关的机器,这是一个电灯电路,我们可以实现用开关来控制灯泡的亮面,再复杂一点,两个开关串联需要两个开关,同时闭合灯泡才能亮,两个开关并联只需要任意一个开关闭合灯泡就能亮,如果用有电表示一,没电表示0,这里和二进制是会有着某种联系,这是最基础的二进制加法表。
我们发现1+0=10+1=10+0=0,前三项的满足,但是1+1如何等于0呢?
1938年香农发表了,一篇关于计算器与开关电路的符号分析,在论文中引入继电器并解决了这一问题。
通过导线线圈,通电可以将磁片吸引过来,另一个开关也被导通,实现了通电灯泡亮,同时还可以调整铁片的位置,变成不通电灯泡亮,通电反而不亮,这样就实现了在串联电路中1+1再取反就等于0了。
我们组装好二进制的电路,当同时没电时灯泡不亮,0+0=0,当a有电时开关被打开,灯泡亮,或者b有电池以及开关被打开灯泡亮,但同时有电时,这里通电反而被关闭,灯泡不亮,刚好满足二进制的运算,会加法就会乘法,乘法就是重复的加法,而减法相当于加了一个复数,用补码的加法可以实现减法,除法也就是重复的减法,这样一来加减乘除我们就都实现了。
但是我们要计算一个非常复杂的数学公式时,就需要将结果保存再叠加计算,数据如何保存呢?
这个电路中当两处都不通电时灯泡不亮,当a导电时灯泡亮,这时a再切换为断电灯泡还是亮的。
再看b处,当b处通电时灯泡熄灭,避速带断电灯泡还是熄灭的,也就是说它能记住第一次的开关状态,这样我们就能存储数据了。我们再利用开关来切换运算方式,但这么长的计算能不能实现自动化呢?
这就是最基本的电脑原理,后来的电子管和晶体管以更快的性能与更小的体积替代了继电器,但在复杂的电脑也是在此基础上扩展而来,我们将灯泡换为屏幕上的像素点,输入的开关换成鼠标,鼠标向左移动就是逐渐打开向左的开关信号,程序中规定向左就是打开向左的像素,于是显示器上的光标就开始移动了。
可以说如果没有继电器,那么就没有现代计算机的诞生,更别提我们现在人人都难以离开的智能手机。可以说继电器,在鲜为人知的领域,间接的改变了我们的生活。
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