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国庆期间，我造了台计算机( 五 )


那此时的范围就是：
国庆期间，我造了台计算机文章插图
如果你理解了上面的十进制转化 ， 这个二进制肯定是没问题的 ， 这其实就是算出 2 的补数 ， 而 2 的补数又是 1 的补数 +1 。
我们拿 125 来举个例子 ， 125 二进制表示是 01111101 ， 求 1 的补数就是 11111111 - 01111101 ， 这个减法在二进制中不需要 ， 因为这其实就是求反 ， 还记得上文提到的反向器吗？
取反了之后再加一 ， 就得到 2 的补码 。
国庆期间，我造了台计算机文章插图
所以 -125 就是 10000011 。
当然这一切的前提都是数字的位数需要固定 ， 所以计算机中的位数就是固定的 ， 超出了就会溢出 ， 到这里你应该可以理解计算机中的补码是怎么来的 ， 而且理解了为什么最大值 +1会变成最小值？
所以减法我们只需要改造一下上面的加法器 ， 给个开关表示这个数是负数 ， 如果是负数则进行一波反向器操作然后再 +1 ， 之后再进行加法操作即可得到最终的结果 。
乘法和除法我就不分析了 ， 一样也能通过加减法来实现 。
振荡器（时钟）、锁存器（触发器）和计数器当然这个和我们所认识的计算机还差很多 ， 现在只能进行一些非常简陋的加减操作 ， 别急我们先来看看这个电路 。
国庆期间，我造了台计算机文章插图
这个电路很有意思 ， 当你闭合开关的时候电路通了 ， 此时由于电磁效应可动棒被吸了下来 ， 电路就断了 ， 断了之后磁性消失了可动棒又移了上去 ， 这样电路又通了 ， 如此往复 。
这种电路叫振荡器 ， 这是一个很关键的东西 ， 记住它 。
它的来回振荡其实就是在输出 0 和 1 的交替序列 ， 画成图如下所示：
国庆期间，我造了台计算机文章插图
随着时间的变化在 0 和 1之间交替变化 ， 因此也称之为时钟 。
一个变化循环所需要的时间称之为周期 ， 频率是周期的倒数 ， 如果周期是 0.05 秒 ， 那么频率就是 20 ， 每秒 20 个循环 ， 用赫兹来作其单位 ， 所以就是 20 Hz 。
我们再来看下这个电路 。
国庆期间，我造了台计算机文章插图
此时灯泡是不亮的 。 当上面的开关闭合后 ， 左边的或非门输出 0， 右边的或非门输出是 1 ， 因此灯泡亮了 。 神奇的地方来了 ， 此时你断开上面的开关 ， 灯泡依然是亮的 ， 因为左边的或非门输出还是 0 ， 而或非门只要有一个输入是 1 ， 输出就是 0。
国庆期间，我造了台计算机文章插图
此时如果闭合下面的开关 ， 灯泡就会熄灭 ， 再断开下面的开关灯泡仍旧不亮 。
国庆期间，我造了台计算机文章插图
可以看到这个电路是有记忆功能的 ， 你看如果你发现此时的灯泡是亮的 ， 你就能推断上一次闭合的是上面的开关 ， 如果此时灯泡是暗的那么上次闭合的就是下面的开关！
这种电路叫触发器 ， 其实上面的开关就等于置位(set) ， 下面的开关等于复位（Reset） ， 所以这也叫 R-S触发器 。
不过更有用的电路应该能记住某个特定时间点的上上一个信号是 0 是 1 。
所以还需要搞个保持位 ， 使得保持位关了之后 ， 上下两个开关随意拨动都不影响之前保持结果（下面的图复位和置位位置和我们电路图是相反了 ， 不过没影响 ， 一样的） 。
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