第425章 从零开始搞计算机(1/1)
速度和时间,是以人类为观察主体所创造出来的概念。
而在人类观察者的宇宙框架中,所有的速度被局限在一个名为光速的上限之中。
人类的最快速度,理论上的极限值是无限接近光速。
而计算机,从某种意义上来讲,是凌驾于人类的极限值之上的。
光电信号的计算,是以光速运行。
当人类的思维在逻辑计算中缓慢运行的同时,计算机通过光电逻辑的转换,可以以光速完成运算的输出。
这种速度,是人类所梦寐以求的强悍生产力工具。
对于计算复杂且繁琐的军工设计,尤是如此。
“计算机很复杂,但它的底层逻辑其实并不复杂,”
“他其实是无数个逻辑电路的集合,丑国在五十年代前的计算机,采用了真空管和电子管的模式,”
“先是将数值进行二进制转换,然后以电信号进行输入,随后通过逻辑电路计算,最后输出答案的过程,”
“这是一个好思路,但因为受限于真空管和电子管的体积限制,所以运算能力并没有达到特别夸张的地步,”
“而前两年,丑国仙童半导体的创始人罗伯特提出并研制的集成电路,从很大程度上解决了体积上限的问题,”
“我们现在起步的晚,所以我认为没必要自己去一个坑一个坑的踩,既然丑国已经率先探索了这么久,我们就吸取他们的经验,直接从集成电路进行。”
叶知寒声音落下,众人纷纷点头。
但该怎么做,还是一脸懵。
“叶院长,这个计算机的制造应该怎么进行?有没有样品什么的?至少我们应该学习一下,我认为。”
叶知寒摇了摇头。
现在哪怕是第一代电子管计算机,仍旧是丑国保密的技术。
无论通过任何途径,国内能够得到的只有名字和概念。
叶知寒虽然只知道电子管和真空管计算机,是一个重达几十万吨,占地面积近一个足球场的庞然大物。
但是里面的线路和逻辑编程,仍是一无所知的。
“计算机的研发需要我们自行研究和设计,这个没有东西可以用来仿制,”叶知寒释怀的笑道:“至少我们也不是从零开始,我们还知道它的名字和概念,不是么?”
接下来,一整个下午的时间,叶知寒对计算机的逻辑和基本组成单元进行了猜测和设想。
一个有编程指令单元、运算单元、输出表现单元,的最基本的计算机形式,被大家广泛接受。
“怎么让电路实现运算的能力,这个原理是整个计算机研制的最基础的理论指导,”
“丑国使用的是二进制,用0和1完成所有电信号的传递,即用电路的开启和闭合两个状态分别来表示零和一,”
“沙苏采用的是三进制,即-1,0和1,也就是开启、闭合和负电压三种状态进行逻辑运算,”
“当然,从性能上面,一般认为三进制所能代表的数值是大于二进制的,但是如果综合技术和效率等因素来考虑,我还是认为二进制更合适一些。”
在计算机上的建议,几乎没有人对叶知寒的建议发表异议。
因为计算机对于他们所有人而言,都是一个新鲜事物,所以在一个几乎一无所知的领域,很难发表什么高见。
“那计算应该怎么进行?”有人问。
“计算用门电路实现,大量的与门、非门、或门、异或门、与非门、或非门、异或非门等门电路的组合和协同,实现对二进制数据的综合运算,最后再输出答案,”
“我们首先在他的核心处理区域,嵌入大量的逻辑门电路组,让其能够实现加减乘除幂函数求导偏微分等计算,”
“然后在它之前,搭建一个输入信息处理模组和一个决定使用什么运算的开关,”
“这样一来,加入我们输入一加二,那么信息处理模组首先会将十进制的数字一和二转变为二进制的01和10,在接收到加号这个讯号之后,打开由多个异或门和与门组合而成的全加器模组,让全加器逻辑门电路开始通电运作,”
“最后01和10变成电路的开关和闭合,最终在逻辑门电路中输出一个二进制结果11,最后由输出模组,将二进制的11转变为十进制的3,先是在最终的输出显示器上。”
“当然,如果是乘法,比如2*3,先通过信息处理模组转换成为十进制的2+2+2,然后再变为二进制的10+10+10,然后在进入逻辑门电路进行运算,也是一样的意思。”
“而减法则是先取反,再用加法器,除法则是先移位,逻辑判断之后进行累减,”
“总而言之,计算机的基本逻辑其实就是一个不断简化的过程,把复杂的运算转换为二进制的基本运算,然后用电路实现这个运算,就算是大功告成了。”
“对逻辑电路稍有了解,那计算机的基本原理,其实就是已经合格了的。”
简单的解释和模拟运算过后,不少人对计算机如何实现运算这个问题,有了基本的答案。
刚开始还有人担心,如果是数值较大的运算,是否会远不如人类的速度。
“如果是随机的一个四位数相乘,或许人类的速度比不过机械。”
“可比如一万乘以一万,这样的计算,口算心算一下,几乎就是一秒钟就能把答案脱口而出。”
“而电脑的话,那无疑就是一万加一万加一万……一直加到一万遍,是不是在某个特定的计算中,其实机械的效率会落后于我们人类?”有人问,似乎对计算机技术还有一些质疑。
叶知寒摇摇头,平静的说道:“对于一个接近于零的数字而言,哪怕乘以无数倍,它依旧是零。”
“如果在足够合理且完整的逻辑电路之中,每秒运算的次数可以达到数十亿次。”
“而随着集成电路水平的发展,晶体管的数量不断增多,一些为计算而专门设计的超级计算机,甚至可以突破亿次和万亿次,达到亿亿次级别。”
“也就是说,即便是一个数字加上一万次,也不过是一个眨眼的时间。”
这是人类绝对不可能企及的速度。