写给外行的计算机原理(二)存储程序计算机

本文介绍了一种简易计算机的改进方法,使其能够连续计算多道题目。通过在塑料轮上设置铜片来输入题目,使用电机驱动轮子转动实现计算,并通过观察灯泡亮灭获取结果。举例演示了连续计算的过程,展示了简易计算机的进步。


 

上次,我们发明了一个简单的,可以进行特定算术运算的计算机。虽然极端简陋,但是也大致说明了机器和数学的关系。不过,那台计算机每次只能计算一道题,如果我们需要计算多道题目的话,就得不断地手动设置两个输入端。这是繁琐而枯燥,而且容易出错的工作。为此,我将改进我们的机器,使他能够自动地连续计算多道题目。因为需要计算机执行的程序是事先存储在我们特殊的存储设备中的,所以,我冒昧地将这仍然简陋的玩具计算机称为存储程序计算机。


 


在图中,上面是一个用电机驱动的轮子,像车轮一样,只是没有轮胎,只有一圈塑料制成的薄片,上面有很多均匀排列的小孔,两个一对,每个小孔上都可以放置一个小铜片,放大的图中的结构可以保证铜片不会掉下来。在轮子的下面,正对着两个小孔的,是两组独立的电极,它们相当于两个灯泡的开关。如你所见,如果小孔上被遮挡了铜片,那么当轮子转动起来将这个小孔转到正对电极的位置的时候,对应的灯泡就会亮起来——想必你还记得,灯泡亮起来表示计算结果中的一个1。到现在为止,我们的改进的计算机已经制造完毕,下面,请看我们如何用它来进行连续的计算。

 

比如有以下的多道题目:

1+1

1+0

0+1

0+1

1+0

0+0

0+0

1+1

 

现在,我们把这些题目输入我们的存储器——就是那个塑料轮子。从标记开始的位置开始,涂色的小孔表示它上面放置了铜片,没有涂色的小孔什么也不放。1+1这道题的话,两个小孔都要放置铜片,而1+0则是只在第一个小孔上放置——你肯定明白了——在需要设置为1的小孔上放置铜片,而需要设置为0的小孔保持原样。设置完了之后,将标记“开始”的两个小孔对准两组电极,然后打开电动机电源。注意我们的电动机的转速十分低,每秒一转吧,这样,你将能够看清楚两个灯泡的亮灭,也有机会记下计算的结果。没有意外的话,灯泡是这样亮和灭的:

 

1                    2

亮     亮

亮     灭

灭     亮

灭     亮

……

 

还是用一盏灯亮表示1,两盏灯亮表示2,全部都不亮的话表示0,那么,计算结果应该是:

 

2

1

1

1

……

 

虽然很简单,但是和先前的机器相比,我们已经有了伟大的进步。在这里,我们也可以更鲜活地理解几个在现代已经变得异常高深的概念。我们的轮子叫做存储器,就好比计算机的内存,我们的电路部分叫做CPU,准确来说不包括灯泡,因为,它们叫做输出设备。轮子的转速决定了我们的计算机能够运算得多么快,所以,如果我们的轮子可以每秒转30亿圈,那么,我就可以勇敢地说它的主频可以和奔4并驾齐驱。虽然我们的机器不能转得那么快,但是我们可以从一秒一转改进到两秒一转,这个过程就叫做超频,因此,你也明白了过度超频为什么会损害CPU和其他部件。现在,说说让轮子转动的电动机吧,它的堂皇的名称叫做时钟发生器,在真实的计算机中,它是由晶体管制成的。好了,我们尽量保持简单吧,复杂的事物我也不太懂。

一、数据采集层:多源人脸数据获取 该层负责从不同设备 / 渠道采集人脸原始数据,为后续模型训练识别提供基础样本,核心功能包括: 1. 多设备适配采集 实时摄像头采集: 调用计算机内置摄像头(或外接 USB 摄像头),通过OpenCV的VideoCapture接口实时捕获视频流,支持手动触发 “拍照”(按指定快捷键如Space)或自动定时采集(如每 2 秒采集 1 张),采集时自动框选人脸区域(通过Haar级联分类器初步定位),确保样本聚焦人脸。 支持采集参数配置:可设置采集分辨率(如 640×480、1280×720)、图像格式(JPG/PNG)、单用户采集数量(如默认采集 20 张,确保样本多样性),采集过程中实时显示 “已采集数量 / 目标数量”,避免样本不足。 本地图像 / 视频导入: 支持批量导入本地人脸图像文件(支持 JPG、PNG、BMP 格式),自动过滤非图像文件;导入视频文件(MP4、AVI 格式)时,可按 “固定帧间隔”(如每 10 帧提取 1 张图像)或 “手动选择帧” 提取人脸样本,适用于无实时摄像头场景。 数据集对接: 支持接入公开人脸数据集(如 LFW、ORL),通过预设脚本自动读取数据集目录结构(按 “用户 ID - 样本图像” 分类),快速构建训练样本库,无需手动采集,降低系统开发测试成本。 2. 采集过程辅助功能 人脸有效性校验:采集时通过OpenCV的Haar级联分类器(或MTCNN轻量级模型)实时检测图像中是否包含人脸,若未检测到人脸(如遮挡、侧脸角度过大),则弹窗提示 “未识别到人脸,请调整姿态”,避免无效样本存入。 样本标签管理:采集时需为每个样本绑定 “用户标签”(如姓名、ID 号),支持手动输入标签或从 Excel 名单批量导入标签(按 “标签 - 采集数量” 对应),采集完成后自动按 “标签 - 序号” 命名文件(如 “张三
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