全加器是谁发明的(加法器是由谁发明的)

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机械加法器是在几年由谁发明的??

1642至1643年,巴斯卡(Blaise Pascal)为了帮助做收税员的父亲,他就发明了一个用齿轮运作的加法器,叫“Pascalene”,这是第一部机械加法器。

巴斯卡(Pascal,1623一1662),法国著名的哲学家、数学家、科学家。水压机原理就是他发现的。他的著名的Toricelli实验,证明了空气是有压力,轰动法国一时。那时他才23岁。在物理上他奠立了流体静力学的基础理论。在数学上,他的贡献也是不少。

在19岁时,他为了减经父亲计算税务的麻烦,发明了世界上最早的计算机,只有加减的运算罢了,但是所用的设计的原理,现在的计算机还是用到,数学上的数学归纳法是他最早发现。

扩展资料:

在1654年的11月的一天,巴斯卡在巴黎乘马车发生意外,差一点掉进河里去,他受惊后觉得大难不死,一定有神明庇护,于是决定放弃数学和科学而去研究神学了,只有在偶尔牙痛时才想些数学问题,用这个方法来忘记痛苦。

后来他更极端,像苦行僧一样,他把有尖刺的腰带缠在腰上,如果他认为有什么不虔敬的想法从脑海出现,就用肘去打这腰带,来刺痛身体。巴斯卡不到39岁就去世了。

巴斯卡非常接近发现微积分理论。德国数学家莱布尼兹后来写道:“当他读到巴斯卡的著作,使他像触电一样,突然悟到了一些道理。后来才建立了微积分的理论。”

参考资料来源:百度百科——巴斯卡

剖析全加器的一次尝试

全加器是计算机进行计算的基本单元,是构成电子计算机核心微处理器中算术逻辑单元的基础。

全加器的结构如下。

其中, A 和 B 是计算所需要的两个数, 表示输入进位, 表示输出进位, S 表示求和结果。

全加器本质上是一个数学概念。在实际生产时,可以使用不同的方式制造。在现代工艺中,主要使用晶体管进行制造。

后文将会详述,全加器实际上只是逻辑门的组合,所以实际上任何可以构成逻辑门的原件(哪怕是非电子元件)也可以通过组装构建成一个全加器。

虽然这几个概念都是独立发明的,但是最后他们组合在一起,形成了我们所认识的逻辑门。

0代表十进制中的0,1代表十进制中的1,10代表十进制中的2,11代表十进制中的3,以此类推。

实际上,我们需要注意到的是,在任意的进制中,例如在8进制中,10代表8,十进制中,10表示10,在16进制中,10代表16。

这一点很有趣,10永远表示的是代表该进制的数。

这不是偶然,因为当我们用于表示该改进所有可用的数都用完了之后,我们想表示下一个数的时候,只能通过进位的方式表示,而进位的结果就是下一位置为1,而原来的位置位0。

布尔的贡献在于将原本属于哲学范畴,或者说是语言表达范畴的逻辑推论数学化,使得我们可以简单的使用数学语言来描述逻辑推论的命题。

有了这样的数学表达,逻辑运算就变成了可以通过数学进行推导的运算。

同时,更重要的,让计算机实现逻辑运算成为可能。

香农在他著名的硕士论文《继电器与开关电路的符号分析》中详述了如何通过电路实现逻辑运算,这给计算机的实现提供了有力的理论基础。

事实上,全加器就是一系列逻辑运算的总和。

电报机在按下一个开关后,实际上是接通了电路,

我们可以想象,

电报机A和继电器相连,

电报机按下按键后,继电器的开关闭合,

电磁线圈通电后带动弹簧片位移,

与继电器相连的另一个电路被接通,

这个另一个电路实际上连接着电报机B(接收方),

这样电报机B就接收到了电报机A发送的消息。

上文描述的继电器其实不属于一种逻辑电路,

但是如果,

继电器开关闭合,与继电器相连的电路断开,那么我们就实现了一个简单的 非门 电路。

如果让两个继电器串联,那么就实现了一个 与门 电路。

反之,如果两个继电器并联,就实现了一个 或门 电路。

继电器属于物理设备,受物理学的限制,机械运动相对效率较低因此由继电器构成的计算机运行缓慢。

其中比较有名的是马克一号计算机,1944年诞生,由3000多个继电器组成。

继电器之后出现了真空管,只有又出现了晶体管,集成电路,于是计算器的运算速度一步步加快。

全加器这个名字,看起来好像是要做数学加法。可实际上内部做的都是逻辑运算。

这也就是为什么只要我们有继电器,我们就可以自己动手做一个全加器的原因,

乃至我们可以做一台计算机的原因。

因为计算机实际上就是逻辑计算的总和。

全加器实际上是半加器的组合,所以要了解全加器,首先我们需要知道什么是半加器。

首先来看A和B两个1bit数字,相加时的效果。

当A和B同时为1时,计算结果溢出了。

因为我们的全加器只支持1bit的计算,所以无法保存10这个2bit的数据。

那么显然,我们需要两个输出来保证我们不会丢失信息。

我们把A和B相加的结果,分别存放在sum输出和carry输出中,

其中,sum表示A和B相加之后原始位的结果,carry表示是否产生进位。

通过观察Carry,我们可以发现,Carry实际上是A和B进行 与操作 之后的结果。

对于sum来说,我们现有的非,与,或操作都无法满足,所以我们需要对逻辑门进行组合。

第一次尝试:

与非门

通过将与门和非门串联,我们可以实现如下的表格。

我们希望实现,当A或者B其中有一个为1时,结果为1,否则结果为0。

通过观察 或门 和 与非门 的结果我们发现,

他们在A和B为1时输出的结果相同(都为1),而当A和B为其他值时输出的结果相异。

那么,什么门可以保证我们在两个输入当且仅当其都为1时,输出1呢,那就是 与门 。

对于最右侧一列,我们就通过逻辑计算求出了sum。

同时,这样的逻辑门的组合我们也给它一个名字, 异或XOR 。

到此为止,我们通过将A和B输入与门得到了进位,通过将A和B输入异或门,得到了当前位的sum值。

在半加器中,我们输出了进位,很明显,在实际计算中,当我们计算A和B的加法时,进位也可能成为输入。

所以在二进制的1bit计算中,我们应该有三个输入:A,B,进位。

让我们画一个完整的表格。

先将A和B放入半加器试试。

sum(A,B) 表示A和B放入半加器后的sum输出。

c(A,B) 表示A和B放入半加器后的carry输出。

把多余的部分去除。

神奇的事情发生了,

原来全加器的sum输出,就是sum(A,B)和cin作为输入,再进行一次半加器的输出。

sum(sum(A, B), cin) = sum

用符号表示。XOR( )

那同理,cin和A,B半加器的进位输出,我们用 c(sum(A,B), cin) 表示。

如果我们只关注后三列的话,

我们发现,其实

用逻辑运算表示的话,

当我们实现了一个全加器后,我们就实现了1bit运算。

自然而然的,我们将多个全加器级联后,就构成了多比特加法器。

例如上图,我们构建了一个6bit的加法器。

例如我们输入A(001010)和B(100101),X表示进位。

从A和B的低位开始依次计算。

和 的sum结果作为 输出,进位输出作为下一个全加器的输入,以此类推。

最后我们得到加法结果为 ,如果C不为0,则表示计算结果溢出。

二位二进制加法器建模原理

计算机原理之二进制加法器

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有人说:加法计算是计算机要做的唯一工作。因为有了加法器以后,就能做减法、乘法、除法等。那么我们就来看看加法器的原理到底是什么。

1、二进制加法表:

如上所示,一对二进制数相加的结果中具有两个数位,其中一位叫做加法位,另一位则叫做进位位。比如1加1等于0,进位为1

加法位如下所示:

进位位如下所示:

不知道这里大家看懂了没有?结合加法位和进位位的表格来看,举个例子,当为二进制的1+1的时候,从表格就可以推算出,其加法位的结果为0,进位位的结果为1,那么得到的二进制结果就为10。转换为十进制也就是2了。

2、加法器

从二进制加法表,我们找到了规律,记住!发明的任何事物的前提都是找到了规律,然后通过规律来进行总结和利用!

那么如果根据这个规律来做出一个可用的加法器呢?

我们知道电路通和断是两种状态,而这两种状态如果添加上一个灯泡。那么灯泡的亮和熄不就可以作为1和0来进行表示了吗?

那么我们就可以先把加法器的基本框架想象出来!

如上所示,两排开关作为加数,而灯泡作为结果。

开关通电作为0,开关闭合作为1

灯泡亮作为1,灯泡熄作为0.

那么我们接下来的事情,就是要设计出里面的逻辑电路,让灯泡表示的结果符合我们总结出来的二进制表中的规律。那么加法器不就做成功了吗?

3、加法器中的逻辑

上面我们说到进位的表格如下所示:

是不是很熟悉?我们的与门得到的结果似乎也是这样的呀

那是否就意味着可以利用与门来计算两个二进制加法的进位?没错!是的!

进位有这样的规律,那么加法位是否也有这样的规律呢?

加法位的表格是这样的:

虽然没有直接的方法可以获取到加法位的结果,但是你看下面!

通过一个或门+与非门能得到两个输出结果。这两个输出的结果和想要的结果的区别如下所示(这里的想要的结果,就是加法位的结果)

那么这个时候你观察下,或门的输入+与非门的输出,和想要的结果之间有什么关联吗?

是的,这两个结果做一个与的操作,就能得到想要的结果了!

即使用如下的电路图,就能实现一个加法位图标所示的逻辑!这个电路我们称为异或门!

异或门的符号记为:

4、小结一下

1、将两个二进制数相加将产生一个加法位和一个进位位,且这两个算法可以通过两个逻辑门来实现!

XOR:表示的是异或门

AND:表示的是与门

2、知道逻辑门可以实现算法后,我们可以使用下面的图来表示加法位和进位位的输出结果:

3、那为什么上面得到的叫半加器呢?因为他不够完善!半加器将两个二进制数相加,得到一个加法位和一个进位位。但是绝大多数二进制是多余1位的,半加器没有做到的是将之前一次的加法可能产生的进位位纳入到下一次运算。如下所示:

4、为了解决半加器的问题,我们接下来画个新的图:

分析该图:最左边第一个半加器的输入A和输入B,其输出是一个加和及相应的进位。这个和必须与前一列的进位输入相加,然后再吧他们输入到第二个半加器中。第二个半加器的输出和是最后的结果!

5、为什么加法器需要144个继电器?

6、如何使用全加器来组装加法器?

a、这是组装的最终结果

b、首先将最右端的两个开关和最右端的一个灯泡连接到一个全加器上

当两个二进制数相加时,第一列的处理方式和其他列有所不同,因为后面的几列可能包括来自前面加法的进位,而第一列不会!所以加法器的进位输入端是接地的。这表示第一位的进位输入是一个0。第一列二进制数相加后很可能会产生一个进位输出,这个进位输出是下一列加法的输入

c、加法器的8个全加器连接起来,应该就是如下图所示:

d、则8位二进制加法器的示意图如下所示

让孩子学创想童年机器人编程课程可以学到什么?

虽然计算机学科是一个混合学科,涉及数学、物理学、生物学、化学等等,但对于小朋友来说,不需要了解计算机的工作原理,不需要了解程序的运行原理,他们需要的是学习计算机世界的抽象思维方式,学习发现与分析问题的思维模式以及解决问题的能力。

什么叫抽象思维呢?简单地说,就是通过大量观察或实践,发现事物的共同特性,然后加以演绎变化,从中找到提升效率的方法。比如当人面对五颜六色的苹果、柑橘、香蕉、菠萝时,我们会说它们都是水果,这就是抽象思维。抽象思维也直接决定了孩子们在学习上的效率,同样的一堂课下来,为什么有些孩子学得好,有些孩子学得差呢?很大程序上是抽象思维能力在起作用。抽象思维能力强的孩子,善于总结,善于举一反三,最终能达到融会贯通的状态。而在计算机世界中,抽象思维发挥地更极致。从中断器的工作特性发明电报机;从一个个小小的逻辑门电子元件,衍生出半加器、全加器以及存储器;就这样在不停地抽象中,计算机的发明才呼之欲出。在未来的日子里,计算机的先驱者们又抽象出了集成电路、内存、磁盘、显示器、打印机、操作系统、网络通信协议、高级编程语言等等。

通过上述对全加器是谁发明的和加法器是由谁发明的的解读,相信您一定有了深入的理解,如果未能解决您的疑问,可在评论区留言哟。

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