国庆期间,我造了台计算机

以下文章来源于yes的练级攻略, 作者是Yes呀
国庆期间,我造了台计算机文章插图
每个时代 , 都不会亏待会学习的人 。
对于我们程序员来说计算机的重要性不言而喻 , 相信大家对计算机内部也有一定的了解 。
但是大家有没想过为什么一堆逻辑门组合起来就能运算了?它是如何运作来实现加减法的?
为什么 cpu 会不停地取指执行?是什么在驱动着它?
今天我就和大家一起来探索一下底层的奥秘 , 但是术业有专攻 , 我们大致地了解一下即可 , 很多细节不清晰也不影响 。
不过相信通过这篇文章你会对底层有不一样的认识 , 包括运算单元、内存、时钟、地址、溢出、补码等等 。
先打个预防针吧 , 这篇文章有很多电路图 , 你可能感觉这啥啊 , 和我们开发有关系吗?
看下去你会懂的 , 虽说平日里我们都是 CRUD Boy , 但是我们也得时刻保持着好奇心 , 要有求知欲和探索精神 。
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正文这个故事得从「电」开始说起 。
生活中电无处不在 , 而它却时刻保持着神秘感 , 为何插上电我们的屏幕就会亮?我们的服务器就能跑?
电是如何来的?
电起源于电子的运动 , 我们知道一切物质都是由原子组成的 , 而原子又是由中子、质子和电子构成 。
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在某种情况下电子从原子中电离出来 , 这样电就产生了 。
质子和电子都具有带电荷的特性 , 质子带正电荷、电子带负电荷 。
而异电相吸 , 同电相斥 , 当质子数和电子数相等的时候是最稳定的 , 如果数量不平衡也会往趋于平衡的方向发展 。
像雷雨天气 , 云层下层积累电子而云层顶层失去电子 , 而闪电就是大量的电子迅速从一端转移到另一端产生的结果 , 为了趋于平衡 。
题外话 :细心的朋友可能看到这原子核质子不都合在一起了啊 , 不是说同电相斥嘛?这是因为有个叫强内力的玩意聚集了它们 , 释放核能的原子核裂变就是由强内力导致的 。
相信大家都做过电池点亮灯泡的物理实验 。
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这其实就是电池发生化学反应 , 在负极产生多余的电子 , 然后通过回路中的原子类似接力的形式 , 一个原子得到电子之后会传递给相邻的另一个原子 , 如此循环传递电路就形成了 , 最终通过灯泡到达电池的正极 。
改装下再套上个外壳 , 手电筒就这样被造出来了 。
而手电筒不仅仅可以用来照明 , 还能用来通信 。 相信大家都看过类似的电影场景 , 我这手电筒的光闪三下咱们就上!
而说到这样简易的通信就不得不提摩尔斯电码 , 相信大家也从各渠道对摩尔斯电码有一定的了解 , 比如「星际穿越」这部贼好看的电影 。
在 19 世纪初期 , 那时候的远距离通信还得利用马车等工具长时间运输传递 , 人们一直在摸索即时远距离通信的方法 。 那时的摩尔斯就开始埋头实验 , 最终发明了电报 。
电报的思想和上述说的手电筒思想一样 , 手电筒通信的思想是通过开关来控制灯的亮暗 , 而电报利用的是电磁现象 。
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将导线缠绕在铁棒上 , 然后通电之后铁棒就变成了磁铁 , 断电了磁性又会消失 , 然后再搞个发声器 , 通过磁性来吸引可动棒敲击发声 。
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