第29章 设计计算机

在一番思索后张耀终于决定建造一座水力发电站，同时研究尝试制作电脑。水力发电站的建设地址张耀经过选择后，最终定在离清风观不远的一处山溪旁。

确认好地址后张耀吩咐玄青帮忙采购磁石，绿矾，铅矿，铜矿，和蜡等材料，自己则先利用山上的木材制作出一架水车，将水车架设在溪流上的同时张耀还制作水车外连的各种齿轮和连接轴，方便将水车和发电机连接到一起好使用水力发电。

准备工作完成之后，张耀开始制作发电机。发电机的制作过程非常顺利，根据前是初中物理学到的知识切割磁感线放电原理，张耀制作了一个满是圆形孔洞的博古架，在圆行孔洞内壁安装上缠绕好铜丝的磁石环，并将铜丝的两端用并联的方式连接到博古架左右两根铜条上。

然后在每个磁石环里面放一个前端镶嵌有磁石的圆轴，圆轴末端用皮带连接到水车的连接轴上，利用水车带动镶嵌有磁石的圆轴不断转动产生电能。

通过天眼观察到发电器开始工作产生电流后，张耀就将自己之前尝试制作的钨丝灯通过电路连接到博古架两端的铜条上。

当张耀打开电路开关后，钨丝灯立即发出了耀眼的光芒，但还没等张耀高兴，闪耀几下后钨丝灯就彻底暗淡下去。

失败的实验结果让张耀又重复检查了几次，自己制作的发电机和电路，但都没有发现问题。

知道不死心的张耀，用自己的天眼，仔细观察发电机，才发现发电机生成的电流并不都是一样的，而是会随着时间不断变动的。

这才让张耀想起来，发电机产生的电流在接入电路前，要经过稳流器和变压器的调节。

加装了稳流器和变压器之后，张耀又尝试打开开关启动电灯，这次电路里的电灯没有再出现问题，可以长时间的发光照明。

确认电路没有问题，张耀便利用绿巩提炼出硫酸，并对采购的铅矿进行加工，制作了大量铅酸电池，用来储存水力发电机所产生的电力。

水力发电机制作成功后为了不浪费每天产生的电力，张耀对清风观进行了一番小改造，将厨房的灶台改成了电陶炉，为所有的房屋铺设电路安装钨丝灯。

完成清风观的改造之后，张耀继续将自己的精力投入到电子计算机的研究中。

因为张耀并不知道前世初始的电子计算机是怎么制作的，所以只能根据自己前世了解到的知识去逆推。

因为芯片被叫做集成电路，根据这个张耀推断出最早的电子计算机，应该是通过专门设计好的复杂电路来进行计算的，而电路的开或关两种状态刚好对应机械语言的零和一。

能想到这些还要感谢张耀前世大学学的是铁路信号，在学校模拟的区间站教室里见过有继电器和各种电路组成的老版控制台。

张耀按照这个思路结合自己的编程功底第一天轻松设计出了与门，或门，非门，异或门四种基础电路。

但是利用这些基础电路组合设计二进制加法运算电路，张耀一整天都没有想出方法。

直到第三天，张耀跳出10进制的加法思路，按照二进制来思考時，灵光一闪就有了方法，利用异或门实现二进制加法位和与门实现二进制进位位设计出了半加器，将半价器组合到一起在加一个或门全加器就成了。

通过将前一个全加器的进位输出连接到下一个全加器的进位输入上这样的操作，同过将复数的全加器连接到一起，可以进行加法计算的加法器就制作成了。

但光能加法运算是不行的，最少还要能减法运算，才算一个完整的计算机。为此张耀想到利用减法补数法在加法运算电路的基础上，实现了减法运算。

（999-66=933

利用减法补数法：

999-66=999-100+34=899+34=933）

但这个人脑计算時，非常简单的转换，张耀想尽了办法，也没有想到如何在电路上实行转换，只因为人计算可以心算跳过中间的减法运算，但在机械电路里这个是无法跳过的。