返回第31章 设计加法器(1 / 1)鸡儿飞首页

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由于人力资源的缺乏,没有地球利用人力资源加速研发的办法,研究所只能利用时间慢慢攻克这些难题。

洪荒的日子倒也是自在,项目进度缓慢地进行着,时刻考验着大家的智慧极限。

红石部落日渐强盛,统治范围持续扩大,每隔一段时间就会有几个妖族或者人族加入研究院,但是总体说来,研究速度十分感人。

除了忙碌的研究所,部落众人大部分闭关修炼,日子显得冷清。

经过时间的筛选,很多人放弃了科学研究这条路,实在是令人感叹。

实际,红石部落最引人注目的是修炼研究的进步,有方浩做榜样,凤也成了修炼研究院。

凤根据方浩所说的生物工程知识得到启发,开始研究生物基因,将基因和修炼相结合,产生了很多引人注目的成果。

在传统修行方面,每隔一段时间就会有绚丽的法术被发明出来,然后增强众人修炼速度。

无数的部落中人受不了力量的诱惑加入修炼研究院,方浩的科学院虽然也热门,但是渐渐式微。

对于此事,方浩也不急,科学是一种非常有吸引力的实物,有着常人无法发现的美丽,自然这是对于真正理解了科学的人来说的。

对于门外人,科学研究是一件枯燥的事情,他们不理解醉心于科学研究的人。

在普通人眼中,科学研究的人都是科学疯子,行为非常古怪。

经过了一年时间的论证和研究,方浩所在的团队以烧坏几万个电子管为代价,终于将逻辑门电路研究完成。

这次的研究不但弄清楚了逻辑门的设计,而且还收集了大量的数据,发现了当前电子管技术的很多缺陷,改进了好几个版本的电子管设计。

不但如此,部落众人还找到了更好的电极材料,使得电子管的性能更高,只不过这种材料是修真材料,里面有着方浩也不理解的灵气存在,无法大规模加工。

方浩还是比较在意天然的材料,这样有利于减少后期量产的成本,也便于向洪荒大陆销售,毕竟洪荒太大了。

对于灵气,整个部落的人都在研究,不过至今也没有研究清楚,实际,灵气并不是气,而是一种看不见摸不着的东西,很可能是一种暗物质,以部落目前的技术还是无法接触到,更别说研究了。

方浩并不太喜欢利用含有灵气的物质制造电子管,科学无法忍受不能掌控的东西。

他未雨绸缪,重点研究自然界存在的材料制作电子管,事先就定位到整个洪荒巨大的市场,他想利用科学影响整个洪荒,最终利用信息科学间接控制整个世界。

逻辑门电路一共包括三大类别,第一类是非门电路,第二类是与门电路,第三类是或门电路。

众人对这些门电路进行了深入的研究,编写了详细的数据手册,对性能,频率,功耗,散热,寿命等等进行了全方位的测试,确定了了最优使用状态。

非门运算:输入和输出结果相反。

与门运算:只有输入都为1时结果才为1。

或门运算:有一个输入为1时结果就为1。

或非运算:对或操作结果取反。

与非运算:对与操作结果取反。

有了逻辑门就开始设计加减乘除四则运算,实际,计算机只会进行加法运算。

如果要进行其它运算,需要将其它的运算转换为加法运算。

在电脑内部,所有的运算都是加法,不过计算机的加法计算十分反人类,并不是人类思维,而是机器思维。

首先,计算机把数转换成二进制,全是0、1代码,转换都是按现成的程序进行。

如果计算加法,则把两数按位相加,如13 15,转换后是1101 1111,按0 0=0,1 0=0 1=1,1 1=10的规则,结果为11100,输出时再转换为28。

如果是计算减法,则把减数取补码,按位把0换成1,把1换成0,后加1,再相加。

以八位数据计算为例子,计算15-13,

先转换15=**,13=**,

取13的补码为**,加1后为**,

相加有** **=**,位数已超过八位,把最高位舍弃,取后八位为**,也就是十进制的2。

这里的计算感觉很复杂,也不容易理解。

实际,计算机计算起来并不麻烦,甚至非常简便快捷,因为计算机内部存在加法器,几个时钟周期就可以计算一次加法,再加计算机内部都是自动化计算,通过加法器完成,计算起来非常快。

如果人脑跟踪这些计算过程,就会觉得计算机实在是太傻了,简单的减法不知道运行了多少次。

计算机里一个叫做ALU的功能模块,里面有很多硬件的计算电路,比如加减乘除,开指数,指数,微分,积分,等等。

这些硬件可以直接处理最基本的运算,加快数据的计算速度,是一种傻瓜式计算,所有过程集成在硬件里面。

自然,加减乘除,开指数,指数,微分,积分等等运算也是由加法实现的,这里有很多的数学理论,计算机实际就是数学思想的结晶。

ALU还有一个功能,那就是决定进行哪种运算,键盘的数学运算符号用来决定ALU的选择,如果计算更复杂一点可以通过软件选择ALU进行那种运算。

设计计算机首先就要设计ALU,也就是设计加法器,计算机内部的加法器有全加器、纹波进位加法器、超前进位加法器。

一个全加器只能进行一位二进制的加法,有了全加器以后,就能做多位二进制数的加法了,只要把多个全加器的输入和输出连起来,就像可以实现多位的加法。

纹波进位加法器就是一个把许多个全加器串联起来的加法器,它能进行多位数的加法运算。

但这种加法器有种缺陷,就是bit位运算太慢,每个bit位的计算都要等到个bit的运算结束后才能进行运算,导致如果运算位数非常之多的话,整个加法器运算会非常缓慢,所以纹波进位加法器只能做bit位较少的加法计算。

如果要进行bit位较多的加法计算,就要设计超前进位加法器,这种加法器不需要等一位的运算结束,而是直接就可以通过布尔运算得出当前位的值,而计算的方式是利用硬件计算。

所以超前进位加法器也有缺陷,因为要利用硬件进行布尔运算,位数越多电路就越复杂,这样不仅运算会变慢,成本也会变高。

而用硬件进行布尔运算也需要用到加法器,所以超前进位加法器也是由全加法器实现的,只不过拥有更多的全加器,构成了超前进位全加器。

这样布尔运算模块和超前进位加法器互相包含,构成了极为复杂的结构。

但是不管怎么复杂,只要设计成功,以后就可以直接拿来用,不用再次分析和设计。

除了加法器之外还有减法,乘法,除法,等等,这是计算机必须的。

计算机要进行复杂的运算,需要利用数值计算方法的原理,或是将各种数学函数变换变为只有加减乘除的多项式,或是使用迭代的方式计算,或是近似计算等等。

这又是一个新的数学领域。

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