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[三体]关于智子计算结构的探讨[第4页] |
| 作者:yoyo123ttt |
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单机贴吧实锤了 发自我的esp8266 node |
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2.2CPU原理①——逻辑计算 |
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在冯诺依曼结构中，我们讲过，计算机为了提升抗干扰的能力，采取了二进制的方式计算数据 因此，CPU的运算，就可以简化为对二进制数的运算，众所周知，二进制运算只有三种基本计算方法，即与或非 |
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滋磁 |
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从与或非三运算出发，人们可以模拟出数学中的所有运算，换言之，我们可以用与或非门推导出能够所有有图灵机计算功能的函数——我们熟知的CPU就是一个就是一个复杂的计算函数的集合，即数量众多的与或非门的叠加 我想看到这里，你的表情应该是这样的 |
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简单概括，就是无论用什么介质，只要能用介质实现与或非运算，就可以制作一片CPU 例如在《三体》中，秦始皇就用实打实的士兵来实现CPU的与或非门，在冯诺依曼的电路设计下，构成了一台计算机 |
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在同人动画《我的三体》第一季第七集中，就很好地还原了人工计算机的概念 虽然经过了艺术化的加工，但是片中对计算机总线电路的表示还是很到位的，没有直接弄几个方块糊弄人 |
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想进一步了解与或非电路是如何实现各种实际功能的同学，可以参考高等教育出版社的《数字电子技术》一书，或者在中国大学MOOC中观看数字电子技术的慕课 |
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2.2 CPU原理②——计算介质的选择 |
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前面我们说到，计算机起初只是数学模型，后来人们将它具化到了抽象形式硬件组成的层次，按照发展趋势，这回我们就应该实打实地开始造一块CPU了 武当著名的钟道长曾经告诫过我们，要讲科学，我们做探讨呢，也得讲究科学原理，而不是像平时吧友扯皮一样，动不动就玩量子力学的梗 |
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前面我们说过，只要计算介质能算与或非，我们就能造CPU 大概在十年以前——我还是个混迹贴吧的杠精中学生的时候，贴吧上就已经流行一个老梗了 没错，就是用摩托车做柴油CPU的梗，如果你说你还没见过这个梗，那只能说明你的吧龄太短了，没经历过贴吧最为辉煌的年代 但是玩归玩，闹归闹，别拿计算开玩笑，用齿轮的正转反转，确实是可以完成二进制的三大基本运算的，也就是说，只要设计和马力足够优秀，一台机械计算机，甚至能带动吃鸡，稳定画面60帧 |
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当然，机械计算机的质量太过沉重，你想想，一斤的钢怎么也得有500克的水沉那么沉啊 幸亏人类运气好，信息化时代一开场，就点对了技能树，选择了电子计算机 |
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一开始，人们还是用电子管做计算机，那时候的计算机不仅大而笨重，计算速度也不是很理想，但是随着半导体技术的出现，时代一下子就变了，原来一个手指粗细电子管，现在只需要一个几到几十纳米的PNP结构，就可以替代了，半导体技术的发明，一下让逻辑门在空间尺度上缩小了很多个数量级 并且半导体的工作原理，是直接控制微观上空穴电子对的移动，不像电子管，是靠高电压维持电子空间移动的 因此，半导体的速度，是快于三极管的 |
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但是随着半导体技术的发展，人们也很快地发现，传统电子计算机的算力是有天花板的，因为电子计算，靠的是电平高低来表示计算数据，而控制电平高低的方式，就是控制电子流动和截止，从宏观上看，电子的流动就像水流一样，无论是灌水还是放水，都需要一个等待的过程，这个过程我们叫它上升沿和下降沿 我就知道你们听不懂，所以给你们上点实物 下图是楼主好几年前在电子测量实验课上测量的方波图像，为了显示出上升沿和下降沿，我特意用的模拟示波器 图二中，方波高低电平之间，有好几条隐隐约约的竖线，这些竖线就是上升沿和下降沿，记住了，考试要考 |
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