《烽火遠征之我從西點軍校歸來》第56章 揚名歐美的MIT博士(1)

作者:盜帥夜留香·1個月前

宋鴻飛知道,在後世人們的工作和生活已經離不開電子計算機了。

早期模擬計算機的主要功能就是數值計算,功能單一,運算速度也慢。

經過眾多科學家在前人的基礎上不斷創新、改進,應用了布林代數和“邏輯閘”電路,現代電子計算機從簡單的運算工具變成了真正可解決各種問題的“通用工具”。

如果問題規模比較複雜,在布林代數上,就是需要增加運算子和變數,對應到電路上,只需要增加閘電路的組合即可。

歷史上,正是夏農的研究將布林代數與開關電路聯絡起來,用布林代數分析並最佳化開關電路,奠定了數位電路的理論基礎,解決了現代電子計算機的理論問題。

宋鴻飛結合了他對MIT微分分析儀“電子化”的改進工作,他從頭開始,對布林邏輯代數和電子電路設計進行深入的研究。

作為後世的電子資訊博士,他並沒有看過夏農的這篇論文,就像知道了1+1=2,但從沒有去研究為什麼。

宋鴻飛深入擴充套件和補充了夏農論文的理論,並著重加強了對計算機採用二進位制的理論證明。

宋鴻飛的研究,將布林邏輯和二進位制融匯在開關電路的設計中,闡述了繼電器、電子管和開關電路中的符號分析之間的關係,將布林代數、二進位制、開關電路完美聯絡了起來。

繼電器、電子管的應用,為實現邏輯閘電路的設計鋪平了一條康莊大道,這些電子元器件有一個共同點——它們都是可控制開啟或關閉的電路開關。

將二進位制的“1”和“0”兩個數字,與布林代數的“真值”和“假值”兩個邏輯值對應,並且極為巧妙的是,在繼電器電路中正好對應了“開”和“關”兩種狀態。這樣就可以用開關電路來模擬邏輯狀態,組成“邏輯閘”電路,巧合天工!

二進位制的運算規則恰恰天然完美的最適合布林邏輯,在邏輯閘電路中,用二進位制的數字“1”和“0”來表示“開”和“關”,真是天作之合,這就是採用二進位制的本質。

邏輯閘電路中有三個最基本的邏輯閘:與門、或門、非門,對應布林代數中的三個基本邏輯運算:NOT、AND、OR。

將這三個基本邏輯閘電路透過不同的組合關係,就可以實現所有的邏輯運算,還可以等價執行一系列算術運算,如加法器、乘法器等,並由此可以進一步構造實現更加複雜和通用的計算,幫助人類解決各種問題。

宋鴻飛不由想起了,華夏國古代先賢老子有云:道生一,一生二,二生三,三生萬物!

“真是異曲同工之妙!”

宋鴻飛心花怒放,直感嘆道:“世界萬物,就是這麼神奇!”

並且,邏輯閘電路還有一個神奇的特性,透過簡單而巧妙的組合設計,邏輯電路就有了記憶的功能,電路也具備了儲存能力!

由於長期以來人們已經習慣了十進位制這個慣用的計數方式,所以早期的機械式、機電式模擬計算機,一般都採用十進位制的設計,比如利用齒輪數來代表十進位制,電路設計非常繁雜,排錯也很困難。

隨著電子技術的發展,人們發現二進位制越來越符合計算機和電路的設計思想。

宋鴻飛的研究證明了,二進位制具有穩定性好、可靠性高、運算簡單、通用性強的巨大威力,並且電路結構簡單,電路設計和排錯便捷。

他又進一步論證了,採用基於模運算原理的二進位制編碼如原碼、反碼、補碼,能更加簡便快捷的處理正號、負號、借位和進位,更加適合數學運算,資料的儲存和計算都可以根據二進位制來實現。

宋鴻飛提出,“布林代數”可以解決二進位制的所有運算規則和符號問題,採用二進位制作為數制基礎,具有巨大的優勢和意義,電子式計算機天然適合二進位制的編碼、運算、儲存。

他在論文中還概括性地提出了設想,現代電子計算機技術的發展趨勢,將是資料和程式都以二進位制的形式儲存在“儲存器”中,未來使用計算機的主要方式將是編寫程式和執行程式——這也為儲存器這一概念的最終提出掃清了理論障礙。

這就是在計算機發展史上具有里程碑革命意義的——“儲存程式工作原理”。在歷史上,由馮·諾依曼等人於1945年6月聯名發表提出,被稱為“諾依曼體系結構”。

宋鴻飛這一篇石破天驚的論文,舉世矚目,科學界一片震驚,在世界各國掀起軒然大波。

宋鴻飛揚名歐美,他的研究成果被眾多專家學者評價為奠定了現代電子電路技術的理論基礎,具有歷史性的指導意義。

宋鴻飛自從西點軍校本科畢業後,3年時間裡獲得MIT碩士、博士學位,這是一個讓人難以置信的神蹟。

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