计算机的算数能力并非源于其拥有了人类的思考能力,而是因为人们为其设计了相应的电路系统。当电流流经这些精心设计的电路时,它们能够产生我们期望的计算结果。
图示一
在二进制运算中,我们熟知0+0=0,0+1=1以及1+1的特殊情况,即结果为0但伴随一个进位。实际上,我们只需将图示一中的概念转化为实际的电路操作即可。
在计算机内部,数字0代表低电压如0伏特,而数字1则代表高电压如1伏特。基于这一基础,我们可以推导出以下逻辑操作:
图示二
这里的和数是通过异或门来得到的。当两个加数相和为0;不和为1。
图示三
进位的产生则更为直接,只需将两个加数相乘即可实现,这便是与门的操作。
图示四
在图示四中,上方是与门的表示,下方是异或门的表示。
例如,若要计算1+0,我们只需在a点接入5伏特的电压,b点接入0伏特的电压。电路的运算将产生5伏特的电压在和sum位上,同时进位位cout上则保持0伏特。无论与门还是异或门,它们都是由众多二极管和三极管所组成的复杂电路。
二极管示意图
三极管示意图
计算机的运算并非基于智能,而是依赖于人们预先设计好的电路系统。当电流通过这些电路时,它们能够产生我们所需的输出结果(不同的电压输出)。