2005-04-09:这种基础也行?
C++++:“你还没睡啊?”
凌晨 1 点,我正在网上漫无目的的闲逛着,MSN 上有人加我好友,然后就这样一句,我心中不觉一动:“有门儿啊!?”
Reanimator:“是 C++++教授?你也不睡啊?”
C++++:“别喊我教授。你在练哪个游戏?魔兽世界还是 CS?”
Reanimator:“没有,我现在不打游戏了,改邪归正了,呵呵。您收着我发的 EMAIL 了?”
C++++:“是的,你叔叔和我打过招呼了,说让我带一带你。”
C++++:“不过这不表示我就必须收你这个学生。”
这下要完了,遇上了耍大盘儿的。看来我这老叔的面子也不是很大嘛。
Reanimator:“那您干嘛还要加我的 MSN?”
C++++:“我得先了解了解你的功底。你叔把你捧得很高,说你特有电子电脑方面的天赋。我想看看是不是那么回事。”
Reanimator:“看来这回我肯定是要摔死了。我叔太不懂得低调了。”
C++++:“也没那么严重。你以前学习过电子相关的技术性的东西吗?或者了解过这些技术类的知识没有?”
Reanimator:“没有学过电子方面的,就物理课上学点电学,这算吗?”
C++++:“电脑方面了解哪些?”
Reanimator:“电脑方面更是啥都不懂啦,只知道上网,打游戏,看片聊天之类娱乐的。”
C++++:“你打字还挺快,还会发电子邮件,你用什么 EMAIL 客户端?”
Reanimator:“打字我专门练过。”
Reanimator:“啥叫 EMAIL 客户端?”
发出这条消息我忽然有点后悔,这下可露怯了,没事瞎问这干嘛,不懂就装没看见好啦。
C++++:“好了,说说你的物理课吧。欧姆定律学过了吧?说说是怎么回事。”
我想我给他的第一印
像(象)恐怕是恶性的了,他懒得给我讲什么是 EMAIL 客户端,看来是想给我出点难题,看我说不出来什么就一推六二五了。
Reanimator:“欧姆定律说的是电压电流和电阻三者之间的关系,就是说流过导体的电流
C++++:“那么电流流过电阻之后,这个电阻发出的热量怎么计算?”
Reanimator:“干嘛要问发热啊?”
C++++:“我问什么还要先征求你的意见?那你认为我应该问什么呢?”
他好像已经有点烦了,我这字打得还真是快啊,竟整这没用的。
Reanimator:“我以为你会问电阻的串联并联和混联呢。”
C++++:“这很重要吗?我为什么要先问这个?”
Reanimator:“这块儿是重点,经常出综合题的,不少分呢。”
C++++:“你可真行,离开分数都不知道这辈子为什么而活着了吧?”
C++++:“还是回答我的问题吧。发热该怎么算?”
Reanimator:“我知道电功率
C++++:“哪儿的电压乘以哪儿的电流啊?”
Reanimator:“是电阻两端的电压乘以流过这个电阻的电流,没错吧?”
C++++:“没错。现在问一下你最关心的那块儿重点,两个电阻串联后的总电阻是怎么计算?并联后的总电阻怎么计算?”
C++++:“两个电阻的大小分别设为
Reanimator:“串联后总电阻
C++++:“那么为什么两电阻串联后总电阻要增大而并联后总电阻要减小?”
Reanimator:“电阻串联后相当于导体长度增长了,所以总电阻就增大。并联后相当于导体变粗了,所以总电阻就减小。”
C++++:“不错。看来导体的长度与横截面积与导体的电阻是有联系的,那么是哪一个物理量把它们关联在一起的?”
Reanimator:“不太明白你说的是什么意思。”
C++++:“如果你知道一根导体的长度和横截面积,你应该能计算它的电阻的,但好像还缺个东西?”
Reanimator:“缺‘肉[1]’!就是电阻率啦。我打不出那个字母。”
C++++:“电路图能看懂吧?我传个图给你。”
Reanimator:“要只有电阻的图还行吧,物理课上学了点。”
C++++:“这个题怎么做?(figure0001)

Reanimator:“那个 V 是个电压表吗?”
C++++:“是的。你物理课做过电路实验?”
Reanimator:“做过。您这俩电阻选的很有个性,把数弄复杂一下也算有点难度嘛,完全是送分的题。”
C++++:“我哪有分送给你啊?你就说说思路,整那么难算干什么?”
Reanimator:“这两个电阻总值是
C++++:“说得不错,思路十分清楚。”
Reanimator:“这还要思路?还有另一种解法的。”
Reanimator:“总电阻
Reanimator:“这相当于
C++++:“你还知道‘电压降’?”
Reanimator:“当然,这点东西我们物理老师还是门儿清的。”
C++++:“呵呵,你基础还不错。是个可教之材。”
Reanimator:“您先别下结论,怪不好意思的。两个电阻并联分流就不算一道题啦?”
C++++:“你都门儿清胡牌了还算什么啊?”
Reanimator:“就这么点东西咱们就够用啦?这也太简单了吧?”
C++++:“够用一阵子的,不够用的时候再说。”
有门儿啊?我这心里略微踏实了一些。近而我心里忽然觉得又有点好笑,这就算基础不错?咱高中的会考也不只这个水平吧?不过终究是没被人家直接拒了,俺的未来恐怕不是梦了。
C++++:“你看过哪些电影,科幻类的片子多吗?”
Reanimator:“周星星的看得多,科幻类的也多,《终结者》,《侏罗纪公园》,《哈利波特》 。 ”
C++++:“《哈利波特》是科幻电影?”
Reanimator:“《哈利波特》是魔幻类的。”
C++++:“你爱看恐怖片是吗?你的网名是个恐怖片的名字[2]。”
Reanimator:“你也看过这个片啊?这种欧美片子只是恶心,还不是特恐怖啦。日本片子才是真恐怖,我看过《午夜凶铃》。”
C++++:“我说一些片子 你看看有哪些是看过的:《回到未来》,《黑客帝国》,《异形》,《星球大战》,《铁甲威龙》,《第六日》,《人工智能》。”
Reanimator:“《黑客帝国》 我看过,没太看懂。《星球大战》和《第六日》我也看过,《异形》听同学说过但没看,是个恐怖的吧?其它的没看。”
C++++:“好吧,电影就谈到这里吧。你小时候有什么玩具值得跟我聊聊吗?”
Reanimator:“我不记得有什么好玩的玩具了,我小时候家里也不给买啥玩具。”
C++++:“你小时候拆坏过家里什么东西没有?或者觉得有什么物件比较神奇,特想拆开研究一下?比如闹钟之类的。”
Reanimator:“没有,前两年拆过电脑。头一回拆完再装上就开不了机了。”
C++++:“那你为什么要拆电脑呢?看见什么好玩的东西吗?”
Reanimator:“对那些板子上粘的圆的方的东西比较有兴趣。那些黑的方块儿就是集成电路吧?”

C++++:“对,也叫‘芯片’,我们以后也会学到这东西。”
Reanimator:“这么说你决定收我这个学生啦?”
C++++:“我感觉你有可能是块学习技术的材料,何况还有你叔叔的推荐。你在班上成绩排在多少?”
Reanimator:“中间偏上一点吧。我数学和物理不错,英语和化学弱一点。”
C++++:“英语弱的话你得赶一赶,英语很重要。”
Reanimator:“早就知道啦。所有人都说英语很重要。我就觉得学舌挺没劲的。”
C++++:“我不是说套话,我们以后会有很多英文的技术资料,看来你只能在不理解之中加深理解了。”
Reanimator:“了不起查字典呗。 我在 dict.cn 上查过你的网名 C++++了,干嘛用这个名字?”
C++++:“C++++这个词在计算机技术中有用到。”
C++++:“好了,我得下去了,过两天我们就开课,我得准备一下。你也早点睡了吧。"
Reanimator:“那好吧,晚安。”
第一次网聊就这样结束了。我心里说不上是个什么滋味,兴奋是有一点,但也有一些紧张,因为我不知道就凭我物理课上学的那点东西到底算不算“基础不错”。关上电脑后我躺在床上有点睡不着,折腾到凌晨 3 点多我又爬起来,重新打开电脑,写了一封EAMIL:
C++++教授,您好。
很高兴您能收下我这个学生,您刚才离开的有点匆忙,我还有些疑虑需要和您聊聊。 我觉得您所提出的有关欧姆定律的问题有些过于简单了,我们会考的难度都比您所提的问题要大。就凭这样简单的问题就能认定我适合学习电子与计算机技术,这是不是太草率了?我好歹也拆过两台电脑,那里面的东西看上去是相当复杂,我想起码要考上硕士博士才能研究这些高深的技术吧?
我这不是要打退堂鼓,实在是心里没底,希望能得到您的鼓励。
信发出去,我的心里突然又变得空落落的,我的这个学习的历程究竟会如何开始呢?就在我百无聊赖准备继续睡去的时候,MSN 上忽然又有了动静。
C++++:“不要再叫我教授了,我不在学校教书。”
Reanimator:“您还没睡吗?”
C++++:“我有失眠的毛病。你好像没什么信心?”
Reanimator:“吃些枣仁粉之类的,安神。”
C++++:“你认为电子与计算机技术很深奥?”
Reanimator:“当然,反正不是随便谁就能玩的。”
C++++:“万丈高楼也得平地起。”
Reanimator:“坑里起吧,得先开槽挖地基。”
C++++:“我觉得你已经有地基了。”
Reanimator:“就那一点欧姆定律?那算个啥?”
C++++:“我就在你这点基础上,一步一步给你搭台阶。我最终带你制作出一台小电脑来。”
Reanimator:“您这台阶不会很高吧?我一步上不去怎么办?”
C++++:“手脚并用吧,我拽着你。”
C++++:“实在不行我拆两层砖,肯定是搭出适合你的台阶。”
Reanimator:“那您可是够累的了。”
C++++:“好在我只教你一个学生。”
C++++:“不过,我还得提醒你一点。”
C++++:“天才等于 99% 的勤奋加上 1% 的灵感。”
Reanimator:“不说这些套话好吗?说干脆的吧。”
C++++:“说干脆的,这 1% 的灵感更重要。你得经常活动你的脑筋才行。”
Reanimator:“那我现在算有灵感还是没有啊?”
C++++:“我不知道,这得问你自己。”
C++++:“现在我们试着磨合一下,我给你补一点‘电路图’方面的基础。”
Reanimator:“好,没见识过真正的电路图呢。”
C++++:“刚给你那张图上(figure0001)的几个符号都认识?”
Reanimator:“最上面一长一短两竖线是电池的符号,中间蓝色长方块是电阻,最下面的是电压表。”
C++++:“再加上这个图(figure0002)就是你现在掌握的基础对吧?”

Reanimator:“是啊,不过俺还知道开关的符号。”
C++++:“这直线叫 ‘Wire’ ,这黑点叫 ‘Junction’ 。”
Reanimator:“这就要用英语了?”
C++++:“这些词汇还是积累一些吧。看这个图。(figure0003)”

Reanimator:“右图画半个圈又是为了啥啊?”
C++++:“半个圈只是一种表达方式,就是声明两根线在这里不连接。现在告诉你省得你以后疑惑。”
C++++:“电源也有多种表达方式。(figure0004)”

Reanimator:“画个电池已经很明确了。”
C++++:“a 图是电池,b 图是 ‘电压源’ 的画法,c 图和 d 图中红色框内是我们常用的表示法。”
Reanimator:“c 和 d 这两种画法可有说道吗?”
C++++: “通常我们把电源的‘负极’选做电路的‘参考点’,规定这一点电压是
Reanimator:“这两个符号就表示电源负极啊?”
C++++:“选电源正极做参考点也行,但负极最常选。如果选负极做参考点,那个 Vcc 就是电源正极。”
C++++:“我们常把‘参考点’称为‘地’,就是 Ground,简写为 GND。”
Reanimator:“为何要有个参考点呢?”
C++++:“电路中其它线路上的电压有多高,都要相对这个参考点来说。因为这个点我们定为
C++++:“那三个字母‘Vcc’也有个名字,它叫做 LABEL,是个标签。”
注意
LABEL 可以是任意字母和数字的组合,M1/ABC/V89 等等都行。
Reanimator:“你这么说我有点乱。”
C++++:“我们用这个图(figure0005)来说事。”

C++++:“第一,图上 3 个 GND 符号,其实它们是连接在一条 Wire 上的。”
Reanimator:“它们其实都是电源的负极?”
C++++:“是同一个电源的负极,只是没有画一条 Wire 把它们连在一起而已。”
Reanimator:“那两个 ‘Vcc’ 也是连在一起的吧?”
C++++:“是的,那两根 Wire 虽然没有用线连接在一起,但由于它们有相同的 LABEL,都是‘Vcc’,所以它们实际也是连接在一起的。”
Reanimator:“那就用线把它们接上多好?”
C++++:“很多电路非常复杂,全都明确画出线来连接,那得画多少条线啊?”
C++++:“何况一大堆线挤在一起,你一眼都看不出来谁连着谁,反而更乱。”
Reanimator:“那红色箭头说明什么?”
C++++:“那是电流,从 Vcc 出来,入‘地’ 。”
Reanimator:“还好不是入‘地狱’。这听着倒是有点专业的味道。”
C++++:“其实‘入地’也就是回到电源的另一极而已啦,没啥专业的。”
C++++:“这个‘电源’加‘地’的画法很麻烦的,各种排列组合都有可能。(figure0006)”

NOTE
一般来说电路图中统一使用一种形式的 GND 符号,有时电路图中有多个形式的 GND 符号,注意只有形式相同的 GND 符号是连接在一起的。 不同的 GND 符号之间有何关系通常在图纸上会有明确指示。
Reanimator:“这个 3V3 是个啥?”
C++++:“也是个 LABEL, 直接给出了电源电压。3V3 表示 3.3V。如果电阻标了 1K5 就表示 1.5K。”
Reanimator:“这不是自虐吗?就没个标准?”
C++++:“当然是有标准的,但现实是大家经常随意使用符号,各种各样。”
Reanimator:“你还给电阻的符号涂颜色?”
C++++:“是啊,我以后给你的图纸中还有彩色的‘象形’画法呢。”
Reanimator:“就是按照实际零件的外形来画?”
C++++:“对啊,略微做些抽像。”
Reanimator:“你不会还教美术吧?”
C++++:“就为了活泼一些而已,你得习惯面对现实。看这个图。(figure0007)”

C++++:“图(a)和图(b)是一个意思,只是两种不同的表达方式。”
Reanimator:“8 个电阻左边连接 8 条线?连接了什么啊?”
C++++:“先不管它连什么吧。有时候我们不愿意画出很多条 wire,所以会把一些性质一样的线汇合成一根粗线代替。”
Reanimator:“图(b)中的红色粗实线是表示一捆 8 根线?”
C++++:“是的,但每个电阻究竟连接到哪里,要用 LABEL 明确指出来,所以有 a0 到 a7。”
Reanimator:“这好像也没简单啊?”
C++++:“因为我们只画了 8 根线而已。实际的电路图中经常是这边 8 根线一组,那边 16 根线一组,线很多的时候你就看出这种画法的好处了。”
Reanimator:“我不画那根粗实线也可以的吧?”
C++++:“可以,真正有用的是那一组 LABEL。”
C++++:“这根粗实线称为‘总线(bus)’,那些直接连在‘bus’上的细斜线称为‘bus entry’。不画出它们也可以,但画上会有很清楚的指示作用,沿着粗线找 LABEL 就行,不用整张图中到处查找。”
Reanimator:“总线这个词听着耳熟啊。”
C++++:“你电脑的主板上有一些‘总线扩展槽’对吧?”
Reanimator:“是啊,显卡插那种槽上。”

有些电脑的显卡做在主板上,不是独立插在扩展槽上的。若不涉及保修问题,你不妨打开电脑机箱看看。
C++++:“总线是计算机技术中的一个专门称谓,就是把一些性质相似的信号线汇集在一起形成的。一组总线上可以连接多个设备。”
这只是对“总线”最浅显的解释,并不严格。
Reanimator:“没听懂。”
C++++:“你电脑主板上是不是有多个扩展槽?”
Reanimator:“是啊,显卡插哪个槽都可以。”
C++++:“你还可以同时插两个显卡呢。”
Reanimator:“这我还真没玩过。”
C++++:“最后做一下这个题吧。(figure0008)”

Reanimator:“这波折线的也是电阻的符号啊?”
C++++:“对啊,是电阻很常见的画法。”
Reanimator:“为什么要画成波折线呢?”
C++++:“等你真正了解到电阻器的内部结构就明白了,先做题。”
Reanimator:“b 点电压是 1V,电流 I 是 0.1 安。”
C++++:“b 点电压相对哪里是 1V 啊?”
Reanimator:“相对于那个三角形所代表的 ‘地’。”
C++++:“好了,有关电路图的事,以后随时给你补充。”
Reanimator:“这些图可真够闹腾的。”
C++++:“习惯成自然。”
C++++:“我有一些以前写的东西,你可能已经了解了这些东西,不过还可以再看一看,当做复习吧。”
Reanimator:“那现在传给我吧。”
C++++:“我得从以前刻的光盘上去找,找着了我发邮件给你。你先去睡吧,我也要下去了。”
Reanimator:“好吧。晚安。”
再次躺到床上,我还是睡不着。你说,一个超级黑客究竟会是什么样子呢?是不是满脸冷漠整天呆在不见天日的地下室里面对冰冷的电脑屏幕发呆?又或者,是个超级帅歌,在美女解开他裤腰带的瞬间突破了五角大楼的防火墙?[3]也可能,是个穿着黑皮衣的美女,靠一根电话线横行在全球的电脑网络中?[4]
我想,他最可能是一个普普通通的老百姓,扔到人堆里就找不着的那种,没准儿我住的这座楼里就存在着那么一位。那么,未来的我会是什么样子呢?我可不要满脸冷漠,我最希望身边美女如云,冷漠?那绝不属于我。现实中的 C++++ 又是什么样子?他怎么失眠呢?失眠就容易抑郁,他不会是像某央视名嘴那样心理也有障碍了吧?不过从今天的网聊来看好像没那回事,他现在干嘛呢?躺在床上瞪着天花板发呆吗?
他要教我一些什么内容呢?从欧姆定律开始起步,最终制作出一台电脑来,这可真是要搭万丈高楼啊。他难道要把计算机的终级原理都教给我吗?黑客难道都要学到这一步吗?去电脑城买配件装个电脑不行么?嘿嘿,要是去电脑城装电脑还用学?连我同学都会啊。还是不想了吧,再想我都要失眠了, 天都快亮了,还得早起上学呢。
本节补充说明
想通过本教程进行学习,你需要具备何种基础?这在本节之中做了些概括,就是你初中物理课上学的:
欧姆定律的内容,也就是电阻、电流和电压之间的关系。或者说,针对电阻这种元件,它两端的电压(伏特)与流过它的电流(安培)之间的关系。我们称之为电阻元件的“伏安特性”,这可以用一个图(figure0009)来表达,红色和蓝色的斜线表达了电阻,需注意它们都是直线,在这些直线上任取一点计算出的电阻都是同一个值,这个特点我们常称其为 “线性”。
应牢记电阻的串联与分压,并联与分流。电功率的概念和计算方法。一些基本的电路图符号,如电池、电阻、开关、灯泡的画法。用电压表测量电压时应将仪表“并联”在被测的两点,而用电流表测电流时则应将仪表“串联”进线路中。我们没有提及电源的“串联”,这算是个生活常识,两节 1.5V 的干电池“串”在一起,可以形成 3V 电压。那么两节电池“并联”会怎么样呢?这种情况略有复杂,现在暂不讨论。
电路中两点之间可以通过电流,可称此两点间为“通路”。无法通过电流的称两点间 “断路” 或 “开路” 。若两点间的“用电器”直接并联了一根导线,使得电流直接流过导线而不流过 “用电器” ,则可称用电器被 “短路” 。图(figure0010)中 (a) 部分 AB 间是通路,(b)部分 AB 间是断路,(c)部分 AB 间是短路。如果 CD 间也被导线连接的话, 那么 CD 间也是短路的,而且此时是电池被直接短路。会造成电池(和导线)大量发热,是不能接受的。而 AB 间仅是用电器(灯泡)被短路,当电阻 R 较大时(如图示的 100Ω 或更大)不会对电池有任何影响。当然,两种短路都会造成灯泡不亮的情形,因为电流将通过导线流动,不会再经过灯泡。或者说,电流爱走阻力最小的线路。
你初中应该没了解过“电路参考点”的,其实就是我们在电路中约定电压为
我无意界定究竟具有何种个性和爱好的人才能学习电子技术与计算机科学,本节中所提及的 “爱好喜剧、科幻乃至恐怖电影” 仅是作者自己的一些兴趣而已,并不意味着只有具备这些爱好的才适合继续学习。不过“业内”确实有一种另类的看法可以介绍给诸位,那就是 “女性一般被认为不适合研究电子与计算机” 。支持这个观点的“理论基础”是女性的思维方式过于“感性”,逻辑和推理能力太差。尽管在现实中确实可以发现多数企业的研发部门中很少见到女性的核心人物,但我仍然认为这个结论过于扯淡。我认为关键问题还是在于你到底是不是觉得研究这些东西“很有意思”?这跟什么感性思维并无太大关系。女性不太容易对科学技术之类的内容发生兴趣,因为她们自小就(被)喜欢毛绒玩具洋娃娃这样的东东。
为了鼓励更多的女孩子对科学研究产生兴趣,我在本节的最后放上两张照片,是关于女电子工程师的。照片来自于互联网,我并未获得任何授权在本篇文档中使用这些照片。如果照片所摄的当事人认为我使用此照片不妥,请告知我删除这些照片。

