《编码:隐匿在计算机软硬件背后的语言》第13-14章深入揭示了计算机算术运算与数据存储的基础机制,这两章构成了理解计算机核心架构的重要桥梁。
在第13章《二进制减法器》中,作者通过逻辑门电路的巧妙组合,展示了如何实现二进制减法运算。与加法器类似,减法器同样基于布尔代数原理,但引入了关键的“借位”处理机制:
1. 半减器基础单元由异或门和与非门构成,可处理单bit减法并产生差值及借位信号
2. 全减器通过级联设计,能处理多bit二进制数的连续减法运算
3. 借位传播逻辑通过进位链的逆向思维,实现了与加法器相似的并行处理能力
这种将数学运算转化为物理电路的设计思想,正是计算机能够自动执行算术运算的本质所在。
第14章《1位存储器》则转向了计算机的“记忆”能力探索。作者通过继电器构建的基本存储单元,揭示了信息存储的核心原理:
1. 设-复位触发器(SR Latch)利用交叉耦合的或非门/与非门,形成稳定的双稳态电路
2. 时钟信号引入的D触发器实现了同步控制,避免竞争冒险现象
3. 单个存储位的实现奠定了寄存器、内存等存储层次结构的基石
这种能够保持状态的电路突破,使得计算机从纯粹的计算工具进化成为可存储程序和数据的智能机器。
两章内容紧密衔接:减法器展现了计算机的运算能力,而存储器则赋予了计算机保持中间结果和程序状态的能力。正是这些基础组件的协同工作,才使得现代计算机能够执行复杂的序列操作,为后续章节中中央处理器(CPU)的诞生奠定了坚实的理论基础。从逻辑门到运算器,从触发器到存储器,这条技术演进路线清晰地勾勒出计算机从简单机械到智能设备的蜕变历程。
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更新时间:2025-11-28 01:52:47