低并发编程，周一很颓废，周四很硬核

我和小宇早恋了，我们家住隔壁。

一、编码与电路——信号的转换

晚上父母会把手机没收，但我们还想继续聊天，又不敢发出声音，于是我们想到了这个办法...

我们把所有的中文都用灯泡的亮灭组合来表示，同时约定好每隔一秒读取一次灯泡的状态并记录下来，这是我们的暗号。

我：亮亮灭灭亮

喜：灭亮亮灭灭

欢：亮灭亮灭亮

你：亮亮亮灭灭

这样，我们虽然没有了手机，依然可以日以继日地聊天，虽然效率很低，但依然很快乐。

我和小宇就这样在不经意间，将语言转换成为了灯泡的亮灭组合，这个过程叫做编码。

二、门电路——信号的关联

我和小宇就这样一直秘密保持着通话，直到上了大学，父母再也管不了我们用手机了。

但这么多年的小灯泡通话，使我们总觉得事情没那么简单，于是我们开始了一些新的探索。

我们增加了一个开关。此时当两个开关同时闭合时，灯泡才会亮。

这样两个开关与灯泡之间，不再是之前简单的对应关系了，而是有了逻辑。

开关的断开与闭合分别对应着电路的断开与连通。而小灯泡的不亮与亮，也分别对应着电路的断开与连通。那这两者就可以统一，不再依赖于具体的实物表现了。

还有，开关的连通与断开，是主动的。而小灯泡的连通与断开，是被动的，是结果。

我们把开关这里的连通与断开称为输入端，把灯泡的连通与断开称为输出端，并且将整个电路都封装在一个图形里，可以得到如下抽象：

我们决定把这种电路叫做门电路， 上面这个叫与门。

为了今后更为抽象的探索，我们将电路连通表示为数字 1，电路断开表示为数字 0。

我们将这种表示方式称为二进制。

输出

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

慢慢地，我们发现了越来越多的玩法。

上面这种电路，我把他抽象成如下门电路形状，叫做或门。

之后便一发不可收拾，我和小宇设计了越来越多的门电路，我们发现，只要是我们能想到的逻辑关系，都可以设计成对应的门电路。

三、加法器——信号的计算

十进制数可以转换成二进制数，而二进制数又可以对应到门电路的输入端与输出端。

于是我和小宇有了一个大胆的想法，能不能设计一个计算加法的电路呢？

我们首先从最简单的一位二进制数相加开始：

0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=10

变成一张表格如下

加数 A

加数 B

加和输出

进位输出

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

即我们需要设计出一种电路，可以达到表中的输入与输出效果。

经过不懈努力，终于发现这个电路可以由异或门和与门两个门电路组成。

这个装置实现了二进制的一位加法，但它并不完美，因为只考虑了这两个数的进位输出，但没有考虑上一位的进位，所以只能叫半加器。

如果将前一个进位考虑进来，只需再多一个半加器，并且拼接一个或门即可。

此时我们已经建立好了一个完美的一位加法器，并自豪地称之为全加器。

全加器做出来之后，无论多少位的加法器就都可以做出来了，只需将全加器逐个拼起来即可。我们尝试做一个八位加法器。

OK，大功告成，有了加法器，理论上就可以实现任何的数学运算了。

因为我们知道乘法可以转换成加法，除法可以转换成减法，而减法又可以转换成补码的加法。现在我们可以自豪地称这个部件为，算术逻辑单元 ALU。

四、时钟——信号的震荡

我和小宇都非常高兴，终于用电路的方式实现了计算功能。

但慢慢的觉得没什么意思了，于是我们又突发奇想，设计了如下诡异的电路。