第四九五章 大明式的计算机底层概念
大明1805正文卷第四九五章大明式的计算机底层概念最新网址：朱靖垣下达了正式的命令，相关人员立刻起身领命： “臣等遵旨。” 朱靖垣抬手示意，让他们都坐回去，然后继续问新的问题： “说到要收集数据做计算，现在钦天监、工部、军械部，你们的计算机够不够用？” 齐彦槐马上回应说： “感谢陛下关心，钦天监搬迁完成后，也同步启用了最新的三型通用硅晶计算机器。 “单机计算力达到了每秒一百万次，应该能够满足钦天监目前的计算需求了。” 新任的工部尚书汪莱也紧随其后的补充说： “托陛下的洪福，大明的硅晶计算机在这十年突飞猛进。 “应天新都城设计建设的过程中，同步部署了工部研发完成的三型通用硅晶计算机器。 “包括钦天监、工部、军械部、都督府、皇家银行、大明银行在内。 “对计算力有比较强的需求的部门和机构的办公区，都部署了每秒百万次的计算机。 “其他机构也有了相同构架，算力略低的同系列型号。” 朱靖垣从两人的回答中听到了两个关键词。 每秒一百万次容易理解，这是前世美利坚六十年代初计算机水平。 至于通用计算机，也就是使用统一构架，可以使用相同的程序，并可以拓展存储空间和外接设备的计算机。 朱靖垣前世用过的计算机基本都是通用计算机。 这种让后人习以为常的东西，在计算机出现的最早期，是很多人难以想象的东西。 最早的计算机几乎所有设备都是专用的。 两台计算机之间的差距，就好像后世的台式电脑和手机之间的差距一样。 真正的通用计算机，也是在六十年代初期出现的。 ibm公司在1965年正式公开销售的system360系列计算机。 正是这第一套通用计算机，留下了每个字节八个比特的计算机底层惯例。 朱靖垣在十年以前，就给大明的计算机项目列了一大堆目标。 这些目标同时也是指导，直接提供了经过验证的发展方向。 电子管计算机，大明只发展了两代验证机，根本没有大规模推广，就没有继续制造了。 按照朱靖垣的建议，直接钻进了晶体管的方向，并且直接朝着通用计算机前进。 大明的工匠们努力攻关十二年，终于把这套东西做出来了。 朱靖垣在心中对比了一下前世计算机的发展脉络。 第一台公开的大型计算机埃尼阿克在1946年诞生。 第一台纯晶体管计算机崔迪克在1954年诞生。 第一套通用计算机在1965年公开销售。 在自己的直接推动下，大明用了十二年的时间，走完了前世美国人十九年的路。 计算机的技术的发展速度加快了一半，时间缩短了三分之一。 朱靖垣当初是给了方向，后续几年也陆续给了一些指导。 但是在登基前的这几年，朱靖垣没有持续关注，现在对他们的最新进展也感兴趣。 于是朱靖垣直接站了起来： “好，汪工、齐工，你们两位带我去看看，今天的会议就到这里吧。” 周围的众人再次一起起身行礼。 汪莱和齐彦槐快步出列，少傅、司空两个九卿也紧随其后。 一行人在齐彦槐的引领下去了钦天监的机房。 到了门口的时候，齐彦槐伸手推开房门，然后马上让开一边。 朱靖垣看到了机房内的景象。 大明当初的第一台计算机“道”，是用电子管为核心组装的，当时占满了一整个大厅。 现在的这台“三型通用硅晶计算机器”作为晶体管计算机，体积明显小了一大截。 现在只剩下了一个占满了一面墙的大型机柜了。 机柜侧面是一个大型操作台，上面放着一台看上去好像前世的老式电视的东西。 电视前面的台子上是几排规整的按键。 它已经有了显示器和键盘！ 周围还连接着电传打印机、传真机、打孔机等外置设备。 房间里面本来有几个人正在使用计算机。 收到皇帝要过来的消息，都提前站在了计算机两侧等待，看到皇帝马上行礼。 朱靖垣挥手示意，然后径直走到了操作台前。 桌子上的键盘，就是自己当初设计的打字机用的那个键盘。 不过比打字机键盘更加复杂了。 除了五十六个打字键，周围又加了一些功能和符号键，总共估计有一百个左右。 键盘的旁边还放着几份文件。 有图表和文字说明，显然是准备用于计算的数据。 而那台好像老式电视的显示器上面，现在还显示着一些文字。 就是自己日常用的汉字，加上世祖皇帝推行的句读符号系统，以及一些夹杂其中的空位。 每一个字自己都认识，但是放在一起就看不懂了。 乍一看好像是乱码。 仔细看的话，还能发现一些规律，似乎是用特定的单字和数字，组合表示特定的逻辑。 好像是某种程序语言。 只是把英文字母和数字都换成了汉字。 眼前的这一幕，这又让朱靖垣确认了两项重要信息。 这台计算机是能够直接显示汉字的。 更重要的是，他们用的程序语言，至少已经是汇编语言的级别了。 甚至可能是早期的高级语言了。 朱靖垣前世不是程序员，对编程用的程序语言也不是很懂，只是上学的时候在公共课上了解过基本的知识。 知道变电脑用的程序语言，大体上可以分成三个大层级。 机器语言，汇编语言，高级语言。 越往前的越接近机器语言，越往后的越接近人类语言。 越往前的语言编制的程序性能越高，因为可以直接输入机器，直接进行物理层面的运算。 但是能够执行的命令也越简单，想要实现复杂功能的难度越高。 越往后的语言编制的程序性能越低，因为要经过读取和翻译，转化成机器语言之后再去运行。 不过能够执行命可以更加复杂，实现复杂功能的难度也越低。 在自己的前世，所有正儿八经的计算机程序语言，在最底层都是用英文表示的。 有少数程序可以在表层显示汉字，但完全不成气候。 其实程序语言不是不能使用汉字，因为早期程序语言本质上不是人类语言。 里面的那些英文字母本质上都是逻辑和定义符号。 用数字甚至星星框框表示一样可以。 只要程序员能够记住，每个图像代表的是什么指令。 之所以都是英文而没有汉字，是因为早期程序员都用英文，所以用英文去记录和表示命令。 这种传统就形成了限制铁轨宽度的马屁股。 最先建设铁路的英国人，选择的铁轨宽度是正好容纳两匹马行走的宽度。 这个与火车并没有直接关系的数据，成了后世的标准铁轨宽度。 计算机语言也是一样。 计算机的基础是晶体管，每一个晶体管可以看做是一组灯泡和开关。 关和开的这两种状态，可以参考灯泡是否亮起的状态。 用二进制数来表示，就是0和1。 在大明的计算机器相关的研究中，工匠们习惯用阴和阳来代指。 每一个晶体管的两个状态，能够表达的两个数字，在前世被称为一个“比特”。 在大明被称为一个“数”，或者“爻”。 爻就是传统八卦符号中那些中断和连接的横线的统称。 一整条连续的横线是阳爻，中间断开的横线是阴爻。 开和关的意义，阴与阳的象征，断开与连接与执行，三者的意味天然趋同。 对大明的工匠们而言，这种命名都是理所当然的选择。 人向机器传递的所有指令，想要被机器所识别并执行，都要转化成一连串的开关命令。 计算机里面的开关太多了，人们为了方便管理和使用，就将其分成一个个的小组。 前世最早的计算机是四个一组，最后的通用计算机是八个一组。 这样四个到八个一组开关的开关命令的长度，在后世就被称为一个“字节”。 在大明被称为一个“字”或者“卦”，就是八卦的卦。 机器语言，就是直接输入开和关两种信号，可以想象对零和一两个键反复不断地按。 实际上使用打空纸带来执行的，用一个位置是否有空洞来表示开和关。 对二进制机器而言，他只能理解开和关。 比如说一组电路或者一项控制功能，在四爻机器上执行的方式是“关关关开”。 这个命令在机器看来，名字和意义就是“关关关开”，没有什么别的附加意义。 但是在人类视角下，“关关关开”只是一个编号，单纯看这个容易混乱。 于是人类根据自己的设计思路，知道这个编号所代表的逻辑功能，用自己使用的人类语言中应该用什么词汇来描述。 美国人在自己的脑子和小本本里面，记下“addition=关关关开”。 大明人在小本本上写下了“加=阴阴阴阳”，或者是画上三阴一阳的爻线。 无论是addition还是加，都只是人类方便自己记忆的“备注” 在机器里面实际上都是在干“关关关开”的活儿。 要控制计算机，就要直接去控制四个开关，组成“关关关开”的效果。 最后计算机算完的数据，也用纸带上对应位置的空洞顺序，来表示一串的开和关。 人类再把这些有规律的开关，翻译城人类能够理解的语言。 最早期的计算机，是与人类语言完全没有关系的，就看使用者怎么去命名和解读。。 但是这样实在太麻烦了。 如果能让计算机直接识别人类语言就好了。 关键是，为什么是我这个人类，把自己的话翻译成你这个机器的语言。 为什么不能是我说我们人类的语言，然后你这个机器自己去翻译成你们机器能理解的语言？ 机器当然不知道怎么干。 于是人类给决定给机器做个翻译器，或者说转换器。 在翻译器上输入人类语言，翻译器给机器翻译成机器语言，再让机器去执行计算。 计算机算完之后输出，再让翻译器翻译成人类语言。 这个想法是非常好的，这其实也是所有程序语言的基本逻辑。 程序语言的最终目的，就是实现人类直接说法，让机器完全理解并完美执行。 只可惜啊，别说完全听懂人话并完美执行了，单纯的让机器直接执行最基本的命令，都让最早的研究人员们费老劲了。 翻译器怎么才能把addition翻译成一连串的开关呢？ 怎么让机器知道“加”是什么意思呢？ 看上去，好像只要做一个表格，左边一列写addition或者加，右边写“关关关开”。 告诉机器，我输入addition或者加，你就去给我执行“关关关开”。 然而更进一步的问题是，怎么“输入”addition或者加。 输入法这个东西，在后世看来很常见的东西，在早期电脑上绝对是黑科技。 就算是看上去能够按键直出的英文字母，也要去干一个物理按键绑定字母表的活儿。， 否则机器不知道a是啥，c又是啥，根本没有b数。 所以要再做一个表格，把一个开关序列绑定a，一个开关序列绑定b，一个开关序列绑定c……二十六个字母和标点符号数字都做好。 再再做一个表格，把这些开关序列绑定键盘上的按键，并在按键上写上a、b、c…… 我依次按下写着addition这几字母的按键，计算机收到按键对应的信号去查表。 找到了关关开关、关关开开、关关关关……等一连串的开关命令。 如果是英文系统，这时候就在屏幕上依次显示addition几个字母。 同时，这关关开关、关关开开、关关关关……这一连串命令，按照顺序组合起来，就对应另一个命令“关关关开”。 如果是汉字系统，这时候在屏幕上显示“加”。 最后，计算机去执行最后的“关关关开“命令。 输入英文是一个相同表格有几个字母循环查几遍，汉字是设计两到四层嵌套的表格逐次查一遍。 做到这些就已经非常困难了。 甚至于，对早期计算机性能都有了一定的要求…… 最早的计算机字节长度是四位的。 一个二进制位可以记录两个编号，字节长度为四的话，最多可以记录二的四次方，也就是总共十六个编号。 这甚至不能容纳所有的英文字母。 要记录所有字母，至少要把字节长度增加到五，这样编码容量增加到了三十二。 可以容纳所有的字母，再加上几个常用的符号。 但是还不能同时单独输入数字，用纯英文单词去拼数字就太恶心了。 于是又把字节长度增加到六位，编码容量增加到了六十四。 这就能够容纳字母、数字、常见符号了。 所以六位的计算机，甚至于在计算机出现之前，就在打孔卡上用了很久了。 但是六位的情况下，字母只能有大写或者小写一种。 汇编语言也全部都是大写字母。 如果用来输出文字的话，全篇大写字母看着也是很头疼。 所以就继续增加到七位数。 这样就有了总共一百二十八个的编码容量，对于英语而言基本圆满了。 能表达所有大小写字母、主要符号、十个数字。 以及换行、回车、删除等常用的输入控制命令。 美利坚制定的ascii标准就是七位编码。 后世的通用计算机字节长度是八位，因为ibm设计的第一套通用计算机，在七位的基础上增加了一位校验码。 后来随着技术提升，校验码被省略，八位编码的容量就增加到了二百五十六个了。 相比最初的计算机，字节长度已经翻倍了。 这还只是英文，如果要记录汉字的话，难度就进一步飙升了。 现在大明通行的《通用标准汉字表》就有八千个字。 一个字卦长度至少要增加到十三爻，有八千一百九十二的容量才能容纳。 字卦长度要增加到十五爻，有三万两千七百六十八的容量，才能整个《大明标准汉字总表》的所有汉字。 现在的生产工艺级别较低，还要参考ibm的做法，价格校验位。 这样字节长度就增加到了十六爻。 与此同时，三万多个十六位字卦，编码总容量已经达到了65536爻，折合前世的65kb。 这对于早期的计算机而言，是一个非常大的数字。 更关键的是，这只是汉字编号。 如果把汉字当做是一个个的人，这个表格相当于所有他们所有人的地址表。 要让汉字在屏幕上显示，还要把汉字做成点阵图像。 按照前世的经验，要让汉字显示的相对自然，要用十六乘以十六的点阵。 一个点阵的开关也要用一个字卦控制。 十六乘以十六就是256个字卦，32768个汉字合计8388608字卦，折合前世的16mb。 当时的大部分硬盘都装不下，更别说内存了。 要让汉字勉强完整显示，不缺少笔画，也要十二乘以十二的点阵。 这样总共也要9mb。 就算是只记录通用汉字表，也需要2.25mb。 七十年代以前的电脑，装下这个东西是非常吃力的。 再次基础上，这也还只是点阵字库。 要通过键盘把汉字打出来，输入到电脑里面去，还需要一个输入法程序。 用于按照人类能够理解的逻辑，通过特定的按键组合，把想要的汉字从字库中筛选出来。 这个过程跟英文打单词是一样的，区别只是一个字母一个字母的显示，最后组合起来形成命令。 还是依次打完特定的组合的按键，组合形成成命令的同时显示出目标汉字。 如果不涉及到高级的联想功能，用高度机械死板的输入法，限定死只能用哪些汉字，就是这样的逻辑。 不过，点阵数据还可以放在硬盘上，字表和输入法就要载入内存了。 当时的超级计算机内存也只有100kb出头的样子。 这对当时的计算机而言是一个巨大的挑战。 要先运行输入法程序，从字表中筛查出要输入的汉字，再去硬盘查点阵图输出到屏幕。 就算是不惜成本，将字库输入法都所有功能都实现出来了。 这台电脑多半也会出现打一个字就要等好几秒的状态。 所以，朱靖垣现在看到电脑屏幕上有汉字，就知道工部绝对没有把汉字全做进计算机。 因为现在的电脑也不需要将所有汉字输入进去。 这时候的计算机就不是用来处理文字的。 英文编程也不会把addition打完整，那这一个单词就需要64b的空间来容纳。 一段代码打上几十个单词，就要占用kb级别的内存了，英文系统同样撑不住。 肯定要能省就省的，直接写个add就行了。 反正电脑不是处理文字的，当时的命令也只有几十个，单词都用简写也不会认错。 汉字肯定是这么处理的，也只能这么处理。 朱靖垣怀疑，这台电脑只能显示一两百，甚至几十个汉字。 很可能是一个按键固定出一个字，一个对应一个固定的程序命令，剩下的就都是标点符号和数字了。 符号系统也不会存在什么全角半角的区别，输入过程也不需要转换输入法。 如果是这样的话，汉字汇编反而比英文更简单。 因为单个汉字就有英文单词的作用，特别是在传统文言文仍然盛行的时代。 朱靖垣眼前屏幕上的程序中的命令，确实全都是一个一个的单字。 英文环境下单个字母很少有实际意义，至少要用两个到三个字母，才能让程序员产生有实际含义的联想。 同时，眼前这个屏幕肯定是非常“高级”的功能。 低级型号的电脑，很可能根本没有屏幕。 因为屏幕上显示汉字和字母，哪怕是只有几十个，也非常浪费存储空间。 早期的英文电脑同样是没有屏幕的。 操作员都是盲打的。 至于完整的八千个汉字，只能等下一代的电脑，把集成电路做出来再说了。 最新网址：