計(jì)算機(jī)智能算法與門設(shè)計(jì)原理解析

任照富

(重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶400053)

計(jì)算機(jī)的技術(shù)應(yīng)用主要分為兩個(gè)方向:一是計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù);二為計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)。兩者雖然為不同的方向，但是卻存在著非常密切的聯(lián)系。計(jì)算機(jī)的智能算法是基于計(jì)算機(jī)邏輯語言而形成的。所謂智能算法，就是通過計(jì)算機(jī)語言的邏輯編譯，逐步形成一種可以實(shí)現(xiàn)智能化功能的算法。因此，分析計(jì)算機(jī)的智能算法主要分析其主流的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的C語言以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言。而計(jì)算機(jī)硬件則就是簡(jiǎn)單的邏輯電路，而邏輯電路主要由門設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)。因此，本文重點(diǎn)分析計(jì)算機(jī)智能算法與計(jì)算機(jī)的門設(shè)計(jì)原理，從而解析計(jì)算機(jī)的運(yùn)行原理。

1 計(jì)算機(jī)智能算法簡(jiǎn)析

計(jì)算機(jī)智能算法屬于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)應(yīng)用范疇，從抽象的意義角度分析，其主要的研究對(duì)象是計(jì)算機(jī)邏輯語言。計(jì)算機(jī)的邏輯語言通過一定的編譯和運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)所謂的抽象概念下的算法。算法實(shí)際上是一種數(shù)學(xué)思想，通過一定的運(yùn)算方式，從而實(shí)現(xiàn)一定的功能。因此，研究與分析計(jì)算機(jī)智能算法，實(shí)際上就是分析計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言的邏輯編譯流程。通過對(duì)計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的C語言以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)智能算法的了解。

2 計(jì)算機(jī)智能算法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言中的體現(xiàn)

計(jì)算機(jī)智能算法在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言中體現(xiàn)得最為明顯，而面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言則是計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的代表。因此，分析面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，具有較為深入的意義。

表1對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言中成員訪問的數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行了匯總。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，不僅僅可以創(chuàng)建類，更能夠通過類而派生類，這就是類的繼承。一個(gè)基類中，成員函數(shù)的數(shù)據(jù)一般分為公有和私有的，一種情況下為受保護(hù)的成員數(shù)據(jù)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，如果是公有數(shù)據(jù)，可以直接進(jìn)行訪問，而私有數(shù)據(jù)則無法直接訪問。此外，受保護(hù)數(shù)據(jù)——protected，則是無法訪問的。當(dāng)然，在使用了繼承以后，其在功能上就與私有數(shù)據(jù)一樣了。

表1 成員訪問數(shù)據(jù)屬性匯總表

對(duì)于類的繼承，可以通過一段程序代碼來進(jìn)行分析:

以上程序是通過定義學(xué)生檔案的基類，進(jìn)而進(jìn)行派生類的繼承。其中基類為class std，即學(xué)生們的基本信息，省略中間的派生過程，#include＜iostream.h＞#include"undergraduate.h"using nsp std;其中using nsp std;就是對(duì)基類的繼承。其中關(guān)于學(xué)生信息:學(xué)生姓名sn;學(xué)生年齡sa;學(xué)生身高sh;學(xué)生體重sw等，可以進(jìn)行繼承類的訪問方式。

3 計(jì)算機(jī)智能算法中C語言與面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)語言的對(duì)比分析

C語言為面向過程的程序設(shè)計(jì)語言，而面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言則為面向?qū)ο筮M(jìn)行設(shè)計(jì)，兩者之間的設(shè)計(jì)風(fēng)格有著迥然不同的變化。那么，針對(duì)面向的不同方向，兩者的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)怎樣?哪一個(gè)設(shè)計(jì)風(fēng)格更利于實(shí)際應(yīng)用?以下通過編程的實(shí)例進(jìn)行代碼解析。

首先，依然定義一個(gè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的類，該類中需要包括公有數(shù)據(jù)和私有數(shù)據(jù)。因此，設(shè)計(jì)代碼如下:

以上代碼是建立了一個(gè)office的新類，他可以實(shí)現(xiàn)的功能是:打印一個(gè)整數(shù)。

以上是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)對(duì)一個(gè)類的定義，然后通過類的對(duì)象進(jìn)行打印信息的方法。而實(shí)際上，通過C語言的printf函數(shù)直接打印的方法就可以實(shí)現(xiàn)，代碼如下:

通過C語言的打印函數(shù)printf可以省略很多設(shè)計(jì)方法，從而對(duì)定義的整數(shù)進(jìn)行直接打印。那么，是不是C語言在設(shè)計(jì)上就有優(yōu)勢(shì)呢?接著進(jìn)行改進(jìn)分析，對(duì)原有面向?qū)ο蟮念愡M(jìn)行改進(jìn)處理，代碼如下:

通過改進(jìn)以上類的程序，發(fā)現(xiàn)原有的類中出現(xiàn)兩個(gè)成員函數(shù):on()和off()函數(shù)，兩者可以通過改變私有數(shù)據(jù)noisy的狀態(tài)，來決定是否對(duì)信息進(jìn)行打印輸出。因此，off()函數(shù)會(huì)對(duì)打印信息函數(shù)進(jìn)行關(guān)閉處理，直到使用的時(shí)候，才可以進(jìn)行打印輸出。由于成員函數(shù)定義了office類的自身，因此會(huì)啟動(dòng)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)(inline)進(jìn)行擴(kuò)展，從而節(jié)省了內(nèi)存使用。

如果不使用類進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而通過C語言的形式，則代碼如下:

可以看出C語言程序中的office()函數(shù)不能對(duì)打印信息進(jìn)行關(guān)閉處理，不具有邏輯判斷功能。如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)打印信息的關(guān)閉處理，就需要另外設(shè)置變量進(jìn)行處理。這樣，就沒有面向?qū)ο蟮念惖姆忾]性好，函數(shù)的獨(dú)立性就將被破壞。

4 計(jì)算機(jī)門設(shè)計(jì)原理分析

計(jì)算機(jī)門設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)硬件的基本原理之一，計(jì)算機(jī)的硬件通過邏輯電路進(jìn)行配合，從而實(shí)現(xiàn)邏輯指令的傳輸與運(yùn)行。門設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是晶體管的計(jì)算機(jī)硬件，在計(jì)算機(jī)的硬件組成中，其遵守的只有二進(jìn)制。也就是說，計(jì)算機(jī)的硬件只能讀懂二進(jìn)制代碼。在二進(jìn)制中，只有0和1兩個(gè)指令，0代表否，而1代表是。通過強(qiáng)大的集成電路，將兩者進(jìn)行區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。

計(jì)算機(jī)門設(shè)計(jì)原理中，比較常見的就是中央處理器的OD門和OC門。兩者是中央處理器得以發(fā)揮的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)通過計(jì)算機(jī)的軟件或者是計(jì)算機(jī)語言發(fā)出一定的需求，而這些需求需要通過一定的指令進(jìn)行邏輯分析。而OD門和OC門就是這樣的一組指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)候，所有的指令都需要經(jīng)過中央處理器進(jìn)行分析和運(yùn)算。而這時(shí)候，OD和OC門就實(shí)現(xiàn)了邏輯運(yùn)算，將不同的處理指令進(jìn)行緩存以及傳輸兩種不同的處理方式。緩存就是將指令存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的RAM中，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理操作。而傳輸就是直接進(jìn)行中央處理器的計(jì)算。

總之，門設(shè)計(jì)原理以計(jì)算機(jī)硬件為基礎(chǔ)，通過對(duì)邏輯指令進(jìn)行簡(jiǎn)單的0和1的識(shí)別，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的操作。

5 結(jié)束語

通過分析計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的C語言以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，從而了解到計(jì)算機(jī)智能算法實(shí)際上就是通過計(jì)算機(jī)語言的邏輯編譯，實(shí)現(xiàn)一系列的軟件功能。計(jì)算機(jī)智能算法最為直觀的應(yīng)用就是計(jì)算機(jī)的軟件應(yīng)用。通過軟件應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，讓實(shí)際的需求以一種簡(jiǎn)單的算法形式呈現(xiàn)，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)軟件的功能。門設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)的硬件邏輯指令，對(duì)不同的指令進(jìn)行0和1的需求判斷，從而進(jìn)行復(fù)雜的邏輯指令輸出，進(jìn)而完成計(jì)算機(jī)的功能。

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