低并發(fā)編程，周一很頹廢，周四很硬核

我和小宇早戀了，我們家住隔壁。

一、編碼與電路——信號的轉換

晚上父母會把手機沒收，但我們還想繼續(xù)聊天，又不敢發(fā)出聲音，于是我們想到了這個辦法...

我們把所有的中文都用燈泡的亮滅組合來表示，同時約定好每隔一秒讀取一次燈泡的狀態(tài)并記錄下來，這是我們的暗號。

我：亮亮滅滅亮

喜：滅亮亮滅滅

歡：亮滅亮滅亮

你：亮亮亮滅滅

這樣，我們雖然沒有了手機，依然可以日以繼日地聊天，雖然效率很低，但依然很快樂。

我和小宇就這樣在不經(jīng)意間，將語言轉換成為了燈泡的亮滅組合，這個過程叫做編碼。

二、門電路——信號的關聯(lián)

我和小宇就這樣一直秘密保持著通話，直到上了大學，父母再也管不了我們用手機了。

但這么多年的小燈泡通話，使我們總覺得事情沒那么簡單，于是我們開始了一些新的探索。

我們增加了一個開關。此時當兩個開關同時閉合時，燈泡才會亮。

這樣兩個開關與燈泡之間，不再是之前簡單的對應關系了，而是有了邏輯。

開關的斷開與閉合分別對應著電路的斷開與連通。而小燈泡的不亮與亮，也分別對應著電路的斷開與連通。那這兩者就可以統(tǒng)一，不再依賴于具體的實物表現(xiàn)了。

還有，開關的連通與斷開，是主動的。而小燈泡的連通與斷開，是被動的，是結果。

我們把開關這里的連通與斷開稱為輸入端，把燈泡的連通與斷開稱為輸出端，并且將整個電路都封裝在一個圖形里，可以得到如下抽象：

我們決定把這種電路叫做門電路， 上面這個叫與門。

為了今后更為抽象的探索，我們將電路連通表示為數(shù)字 1，電路斷開表示為數(shù)字 0。

我們將這種表示方式稱為二進制。

輸出

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

慢慢地，我們發(fā)現(xiàn)了越來越多的玩法。

上面這種電路，我把他抽象成如下門電路形狀，叫做或門。

之后便一發(fā)不可收拾，我和小宇設計了越來越多的門電路，我們發(fā)現(xiàn)，只要是我們能想到的邏輯關系，都可以設計成對應的門電路。

三、加法器——信號的計算

十進制數(shù)可以轉換成二進制數(shù)，而二進制數(shù)又可以對應到門電路的輸入端與輸出端。

于是我和小宇有了一個大膽的想法，能不能設計一個計算加法的電路呢？

我們首先從最簡單的一位二進制數(shù)相加開始：

0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10

變成一張表格如下

加數(shù) A

加數(shù) B

加和輸出

進位輸出

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

即我們需要設計出一種電路，可以達到表中的輸入與輸出效果。

經(jīng)過不懈努力，終于發(fā)現(xiàn)這個電路可以由異或門和與門兩個門電路組成。

這個裝置實現(xiàn)了二進制的一位加法，但它并不完美，因為只考慮了這兩個數(shù)的進位輸出，但沒有考慮上一位的進位，所以只能叫半加器。

如果將前一個進位考慮進來，只需再多一個半加器，并且拼接一個或門即可。

此時我們已經(jīng)建立好了一個完美的一位加法器，并自豪地稱之為全加器。

全加器做出來之后，無論多少位的加法器就都可以做出來了，只需將全加器逐個拼起來即可。我們嘗試做一個八位加法器。

OK，大功告成，有了加法器，理論上就可以實現(xiàn)任何的數(shù)學運算了。

因為我們知道乘法可以轉換成加法，除法可以轉換成減法，而減法又可以轉換成補碼的加法?，F(xiàn)在我們可以自豪地稱這個部件為，算術邏輯單元 ALU。

四、時鐘——信號的震蕩

我和小宇都非常高興，終于用電路的方式實現(xiàn)了計算功能。

但慢慢的覺得沒什么意思了，于是我們又突發(fā)奇想，設計了如下詭異的電路。