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电脑是怎么判断的?

到目前为止,用0和1,我们装了数,也装了字。可电脑,不只是装东西。它会判断:是,还是不是。这判断从哪儿开始的,我来给你看看。

01

两个输入,一个输出

电脑所有的判断,
都从一个很小的零件开始。
它叫逻辑门。
它收两个开关当输入,
按定好的规则,
吐出一个开或关。
三个基本的门,
你亲手摸一摸。
之所以叫门,是因为它就像一道门,看输入决定放不放信号过去。

0
0
AND
0
两个都开才开

把开关开开关关试试。

你刚摸的,
就是构成电脑的、
最小的判断单位。
这些小零件,一个一个,
把开和关,
按定好的规则换一下。
这规则从不变,也不会累,所以喂进一样的输入,出来的答案总是一样。

02

且、或、非

三个门,脾气不一样。
AND很挑剔。
两个都开才开。
OR很大方。
一个开就开。
NOT是个对着干的。
进来什么,它反着翻过来。
而NOT只有一只手,跟另外两个不一样,只收一个输入。

AND ·

像要同时握住两个把手才启动的安全装置,两个都开才开。

OR ·

像前门后门只要开一扇就能进,一个开就开。

NOT ·

按下就灭、松开就亮的对着干。把进来的信号反着翻过来。

三个门的脾气。

就这三个,没别的了。
神奇的是,
世上所有电脑做的判断,
都是把这三个掺起来做出来的。
再多条件的判断,说到底也就是是和不是的组合,所以这三个就能一个不落地表达出来。

03

把所有情况写成表

门的规则,
用一张表就理得清清楚楚。
输入是开、关两个,
可能的情况正好四种。
每种情况输出是啥,
都写下来。
这叫真值表。
每多一个输入,情况数就翻一倍,三个就是八行,四个就是十六行。

输入A输入B输出
000
010
100
111

AND门的真值表。

看表一眼就明白。
AND就最后一行,
两个都开的时候,
输出才开。
看着复杂的判断,
到头来几张这样的表就讲清了。
OR的表正好反过来,除了两个都关的最上面那一行,其余三行全是开。

04

把门接起来,就更聪明

一个门很简单,
可几个接起来,
就能做出复杂得多的判断。
比如两个输入,
“只有彼此不同时”才开的判断。
这一个门做不到,
可接上几个就行。
这个专门分辨两样东西是不是不一样的判断,正是拿来比较两个值、把它们相加时用的那块零件。

0
0
彼此 不同?
0
彼此相同,所以关了

只有彼此不同时才开的组合。

就这么把简单的门,
一层一层垒上去,
就能加数,
能记住值,
最后变成CPU。
下次就用这些门,
来做一台会加法的机器。
神奇的是,从这儿往后再不需要什么新零件,变的只是同样这三个门用多少、怎么搭而已。

一句话总结电脑所有的判断,都从且、或、非这三个门开始。把这些小零件垒上去,计算也好,记忆也好,全都做得出来。
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