เมื่อคุณและฉันคำนวณสองบวกสองเราจินตนาการถึงบรรทัดตัวเลขเริ่มต้นที่สองและกระโดดข้ามจุดสองจุดเพื่อไปสี่ (หรืออย่างน้อยเราก็ทำจนกว่าเราจะจำคำตอบ) เรียบง่าย - เรียบง่ายมากในความเป็นจริง "การรวมสองและสองเข้าด้วยกัน" เป็นการเปรียบเทียบสำหรับการลดบางสิ่งที่ชัดเจน
แต่ถ้าคุณไม่สามารถจินตนาการถึงบรรทัดตัวเลขได้ล่ะ? จะเป็นอย่างไรถ้าคุณเป็นกล่องที่ปกคลุมด้วยปุ่มสีเทาเล็ก ๆ ที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน? ถ้าเช่นนั้นคุณคำนวณว่าสองบวกสองเท่ากับสี่?
กระบวนการนี้ไม่ง่ายนัก แต่เมื่อคุณเข้าใจว่าการดำเนินการทางคณิตศาสตร์พื้นฐานนี้ทำงานอย่างไรในเครื่องคิดเลขคุณสามารถ "รวมสองและสองเข้าด้วยกัน" เพื่อให้การคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้น
ก่อนอื่นอินพุต: เมื่อคุณกดปุ่ม "2" ปุ่มจะบีบอัดแผ่นยางด้านล่างซึ่งจะผลักลวดไฟฟ้าเข้าสู่การสัมผัสกับอีกอันเพื่อสร้างวงจรระหว่างพวกเขา ขับเคลื่อนโดยแบตเตอรี่กระแสไฟฟ้าไหลไปตามวงจรไปยังทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ไฟฟ้าด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีสองตำแหน่ง: เปิดและปิด ตำแหน่ง ON แสดงด้วยหมายเลข 1 และตำแหน่งปิดตามหมายเลข 0 (เหล่านี้คือ1s และ 0s ที่มีชื่อเสียงซึ่งเป็นภาษาไบนารีของคอมพิวเตอร์และเครื่องคิดเลข) ตัวเลขทั้งหมดสามารถแสดงได้ด้วยชุดของ 1s และ 0s หมายเลข 2 - คนที่คุณใส่กุญแจสำหรับการคำนวณนี้ - ส่งอิเล็กตรอนที่ยิงเป็นสองทรานซิสเตอร์เปิดหนึ่งในนั้นและอื่น ๆ ปิด การกำหนดค่าทรานซิสเตอร์สำหรับ "2" คือ "10. "
ถัดไปคุณกดปุ่ม "+" ยางที่อยู่ด้านล่างจะทุบสายไฟสองสายไปสู่การสัมผัสทำให้กระแสไฟฟ้าไหลในลักษณะที่อินพุตแรก ("2") ได้รับการจัดเก็บฟังก์ชั่นการเพิ่มจะถูกส่งสัญญาณและเครื่องคิดเลขพร้อมสำหรับอินพุตใหม่ คุณกด "2. " เช่นเดียวกับที่พวกเขาทำเป็นครั้งแรกกระแสไฟฟ้าแปล "2" ของคุณเป็นรหัสไบนารีโดยการเปิดทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวและอื่น ๆ ปิด
ในที่สุดคุณกดปุ่ม "=" ตอนนี้เครื่องคิดเลขมีคำสั่งไปข้างหน้าเพื่อเรียกใช้คำสั่งที่ป้อนก่อนหน้านี้ "+" สองทรานซิสเตอร์ (ในการกำหนดค่า 10) สอดคล้องกับ "2" แรกที่คุณกดและทรานซิสเตอร์อีกคู่หนึ่งในตำแหน่ง 10 สอดคล้องกับหมายเลขที่สอง 2 ตอนนี้เครื่องคิดเลขต้องเพิ่มอินพุตเหล่านั้นเข้าด้วยกัน
เครื่องคิดเลข (และคอมพิวเตอร์) รวมอินพุตโดยใช้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่าประตูตรรกะ ตามชื่อหมายถึงประตูตรรกะทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ใช้เวลาในกระแสไฟฟ้าสองกระแสเปรียบเทียบและส่งกระแสใหม่ออกมาจากสิ่งที่พบ มีประตูตรรกะหลายประเภท: และหรือไม่ใช่และ XOR (พิเศษหรือ) รวมกันประตูตรรกะช่วยให้วงจรสามารถเพิ่มลบคูณทวีคูณและหารตัวเลขที่ส่งไปยังทรานซิสเตอร์
ใช้ GATE: หากทั้งสัญญาณที่มาถึงประตูคือ 1s แล้วส่งออก 1 แต่ถ้าได้รับ 1 และ 0 หรือสอง 0 หรือสองมันจะส่ง 0
หรือส่ง 1 ถ้าอินพุตหรือทั้งสองอย่างนั้นเป็น 1 ในขณะที่ XOR จะส่งออก 1 ถ้าอินพุตของมันคือ 1 และ 0. เกตไม่สลับสัญญาณขาเข้า: ถ้าอินพุตของมันคือ 1 เอาต์พุตของมันคือ 0 และในทางกลับกัน
ประตูลอจิกใช้เพื่อรวมข้อมูลที่เก็บไว้ในทรานซิสเตอร์สองคู่ - 10 และ 10 (แสดง 2 และ 2) แม้แต่การดำเนินการอย่างง่าย ๆ ในการเพิ่มตัวเลขเหล่านั้นเข้าด้วยกันก็ยังต้องการอาร์เรย์ที่ซับซ้อนของประตูลอจิก แต่นี่คือส่วนสำคัญของกระบวนการ:
1S ถูกส่งไปยัง AND GATE เอาต์พุตคือ 1. 1s จะถูกส่งไปยังประตู XOR เนื่องจากอินพุตทั้งสองเป็น 1, ประตู XOR ส่งออก A 0. 0S ดั้งเดิม (จาก 10 และ 10) ถูกส่งไปยังและและประตู XOR ซึ่งทั้งคู่ผลิตเอาต์พุต 0. ในกระบวนการคล้ายกับ "การพกพาที่สิบ" ในการเพิ่มขึ้นจาก 0s 'และประตู
สัญญาณที่ส่งออกสุดท้ายคือ 1, 0 และ 0 ในรหัสไบนารี 100 หมายถึง 4
ประตูตรรกะเพิ่มเติม "คิดออก" ไม่ว่าจะทำให้ส่วนต่าง ๆ ที่ใช้ในการสร้างรูปร่างของตัวเลข - โดยทั่วไปจะประกอบด้วยเจ็ดแท่งจัดเรียงเป็นรูปดิจิตอลแปด - บนหน้าจอเครื่องคิดเลข ในการทำ 4 ตัวอย่างเช่นแถบด้านบนไม่จำเป็นต้องมืดลง แน่นอนว่าเมื่อ 100 (แทน 4) ถูกส่งผ่านอาร์เรย์ของประตูตรรกะที่เกี่ยวข้องกับแถบด้านบนนั้นผลลัพธ์สุดท้ายจะเป็นคำสั่ง 0 - A "ไม่ทำให้แถบมืด"
วงจรทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในแฟลชผลิต 4 บนจอแสดงผลดูเหมือนทันที เพื่อทำการคำนวณที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นการคูณหรือหารจำนวนมากเครื่องคิดเลขจะทำการเพิ่มและการลบแบบง่าย ๆ ซึ่งทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเหมือนคำอธิบายข้างต้นของ 2+2 การคำนวณดังกล่าวใช้เวลามากขึ้น แต่ก็ยังไม่เกินพริบตา
บทความนี้จัดทำโดยความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิตไซต์น้องสาวของ Livescience ติดตาม Natalie Wolchover บน Twitter @Nattyover
