日报标题：用这款「教学软件」，我们来讲讲计算器的工作原理 LegionJoe 【强答注意】 这样可爱的问题，用一款教学软件来回答特别合适(•̀ω•́)✧ 首先当然是介绍一下软件里的元件啦 ====基础元件==== 【电线】 回答里将用到白色蓝色两种电线，你需要用它搭成所需电路的基本结构。 【开关】 顾名思义，它有两种状态，分别表示开和关。 （关上的开关） （打开的开关） 【电路信号】 将电路信号铺在电线上来表示接通电线。它也有两种状态，熄灭或激活，我们可以称之为“0”和“1”。 （熄灭的电路） （激活的电路） 【指示灯】 当它被连接到激活的电路时，会被点亮。用于使电路状态更便于观测。 （被点亮的指示灯） 【信号源】 它会使相连的电路保持激活状态。但是当它被一条激活的电路指向时，它会熄灭。 【二极管】 它使电路信号只能单向通过。 （暂缺图） ====“与”，“或”，“非”==== 要使电路能够完成一些复杂的算法，当然不能只是接通 0 和 1，还要能对他们进行一些运算。与或非这三个门就是门电路的基础。 【非门】 非即是输入与输出相反，需要一个输入端一个输出端。 在学习软件中我们可以用这个结构表示： （右侧开关输入，左侧输出） （右侧开关开启时的状态） 可以看到，非门这种结构： 输入 0，输出 1。 输入 1，输出 0。 【或门】 或即是皆可，或门有两个输入端，一个输出端。只要有任意一个输入端被激活，输出端便被激活。 我们用这种结构表示或门： （下方为输入端，上方输出） 或门一共有 4 种状态： 输入 0，0。输出 0。 输入 0，1。输出 1。 输入 1，0。输出 1。 输入 1，1。输出 1。 （或门的四种状态） 【与门】 与门和或门同样需要两个输入端，有一个输出端。 我们这样表示它: （其实它是由三个非门与一个或门组成的） 它同样也有四种状态： 输入 0，0。输出 0。 输入 0，1。输出 0。 输入 1，0。输出 0。 输入 1，1。输出 1。 （与门的四种状态） ====半加器==== 用 2 进制表示的话，0 是 0，1 是 1，2 是 10。 我们想要 1+1=2，其实可以理解为我们希望： 输入 1，1。得到 10。 因为软件中一个输出端只能表示两种状态，所以我们更改一下，让它有两个有顺序区分的输出，称为低位与进位。变成: 输入 1，1。得到 1，0。 当然我们希望它在各个情况下都有正确的表达，所以是： 输入 0，0。输出 0，0。 输入 0，1。输出 0，1。 输入 1，0。输出 0，1。 输入 1，1。输出 1，0。 那么我们就开始构造我们的加法器把(•̀ω•́)✧ 答主注意到其中“输入 0，1。输出 0，1。输入 1，0。输出 0，1。”单看低位的输出，很像是或门的结构。 那就先搭一个大大的或门吧！ 然后只看进位的话，四种情况都很像与门。 那就接出一条与门吧(•̀ω•́)✧ （蓝线接出的与门） 可是这时的计算并不正确，当输入“0，0”，“0，1”与“1，0”时，它会正确地反馈“0，0”，“0，1”和“0，1”。 输入“1，1”时，输出会是“1，1”。 那就让进位为 1 时，低位变成 0 呗！ 于是在蓝线后接一个非门，再与白线并入与门。这样只要进位为 1，经非门后的进位将阻止与门的激活。 最后再将蓝线接出，作为最终的进位，第二次运算后的白线接出，作为最终的低位。 然后在四种输入状态下验证： 虽然输出端有点远，但是仔细看的话，会发现在四种输入状态下，结果都是完全正确的！ 那这个巨大的未优化的半加器就完成啦！ (•̀ω•́)✧ 如果我们在这个基础上，将低位与上一个半加器的进位进行一次加法（0+0 或 0+1 或 1+0 或 1+1），结果的进位再与自身的进位相加（0+0 或 0+1 或 1+0，不存在 1+1），并导出进位。他就变成了一个可堆叠的全加器！ 当然在结构上进行优化的话，可以让它体积更小，更易堆叠。 如果你有足够的耐力和脑力，搭出 3000 万个门电路单元，附加上储存单元，也许你也可以搞出一套操作系统，去算算三体的太阳到底会怎么运动。 (•̀ω•́)✧ 阅读原文
