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二次解析

时间:2010-12-5 17:23:32  作者:综合   来源:探索  查看:  评论:0
内容摘要:去年冬天,我在旧货市场花三十块钱买了一台卡西欧fx-82MS计算器。摊主说它坏了,屏幕缺笔画。我拆开一看,不过是导电胶条上沾了灰。擦干净,装上,一切正常。但真正让我愣住的,是按下“2”再按“x²”之后

去年冬天,次解析我在旧货市场花三十块钱买了一台卡西欧fx-82MS计算器。次解析摊主说它坏了,次解析屏幕缺笔画。次解析我拆开一看,次解析不过是次解析导电胶条上沾了灰。擦干净,次解析装上,次解析一切正常。次解析但真正让我愣住的次解析,是次解析按下“2”再按“x²”之后,屏幕上跳出的次解析那个“4”。

这太普通了。次解析普通到没人会多想。次解析可我当时正读一本讲数学史的次解析书,脑子里突然冒出一个念头:这个“4”是怎么来的?不是问数学上2的平方等于4——那是定义。我问的是,这块指甲盖大的芯片里,到底发生了什么,让一组电子穿过硅,最终变成液晶屏上那几道横竖。

这就是“二次解析”的起点。不是解二次方程,是解“二次”这个动作本身。

先得说清楚:计算器处理平方,不是查表。早期电子计算器确实用过查表法,ROM里烧好一张平方表,按2就查2对应的值。但那样太占空间,而且只能处理有限输入。现在的芯片走的是另一条路——它真的在算。

怎么算?二进制乘法。2在二进制里是10,平方就是10乘以10。芯片里有一组加法器和移位寄存器。10左移一位变成100,加上原来的10乘以0(也就是0),结果100。二进制100就是十进制的4。整个过程不到一微秒。你手指还没从按键上抬起来,它已经算完了。

但这里有个细节值得玩味。芯片并不“知道”自己在算平方。它只是执行一条指令:把操作数送进乘法器,两个输入端口接同一个数。平方是乘法的一个特例,乘法是加法的循环,加法是逻辑门的高低电平。一层层剥下去,数学消失了,只剩下电子的流动。

我后来拆过另一台更老的计算器,夏普EL-8,1970年代的产物。里面有一颗东芝的芯片,陶瓷封装,金线键合。用显微镜看,那些金线细得像蛛丝。它的平方运算靠的是逐次移位相加,速度慢得多,按下去要等半秒屏幕才变。那半秒里,你能听见芯片在“想”——其实是电容在充放电,但听起来像思考。

二次解析还有另一层意思。我们习惯把“平方”当成一个整体动作,但拆开看,它是两次乘法:2×2。第一次乘法把2变成4的中间态,第二次乘法确认这个中间态。芯片里有个累加器,先存2,再和2做乘法,结果覆盖累加器。没有“第一次”和“第二次”的区分,只有时钟周期在走。一个周期,两个周期,结果就出来了。所谓“二次”,在硬件层面根本不存在,是我们人类为了理解才切出来的。

这让我想起一件事。有次我教邻居家小孩用计算器,他按2,按x²,看到4,又按x²,看到16,再按x²,看到256。他兴奋地一直按下去,屏幕很快溢出,显示E。他问我为什么。我说因为数字太大了,装不下。他又问,那装得下的时候呢?我说装得下的时候,它就在算。

他不懂二进制,不懂移位寄存器,但他懂“按下去就有结果”。二次解析到最后,解析的不是数学,是那个“按下去”的瞬间——你信任一个黑盒子,黑盒子用电子回应你。信任和电子,哪个更真实?我不知道。我只知道那台三十块钱的计算器现在还在我桌上,偶尔按一下2,按x²,看4跳出来。每次都一样,每次都像第一次。

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