前言

最早期的计算机雏形采用打孔纸带作为程序，理解打孔纸带计算机运行原理有利于我们理解计算机CPU的运行原理，因为到目前为止，计算机的运行原理本质上没有变，都是运行0/1状态的计算。
本文引用了知乎的回答打孔纸带计算机运行原理,这里向回答者致敬，答案浅显易懂。

基本原理

打孔纸带编程的本质是基于机器码的程序。

场景举例

假定现在有一个简单CPU，其能运行10种指令，对应的二进制为：

halt 	-- 	0000
mov 	-- 	0001
add 	-- 	0010
and 	-- 	0011
or  	-- 	0100
xor 	-- 	0101
sub 	-- 	0110
shift 	-- 	0111
load	-- 	1000
store 	-- 	1001

同时，CPU带有8个通用寄存器，对应二进制如下：

r0		--	0000
r1		--	0001
r2		--	0010
r3		--	0011
r4		--	0100
r5		--	0101
r6		--	0110
r7		--	0111

程序功能及代码

• 1、将 内存地址(ex:0x1a)放到寄存器0
• 2、寄存器0的地址所对应的数据读取到寄存器1
• 3、将另一个内存地址(ex:0x2c)放到寄存器0
• 4、将寄存器0的地址所对应的数据读到寄存器2
• 5、将寄存器1和寄存器2的数值相加，存储到寄存器3
• 6、将第三个地址(ex:0x3e)放到寄存器0
• 7、将寄存器3的数值写入寄存器0所对应的地址

对应的汇编代码如下：

mov  	r0, 0x1a
load	r1, [r0]
mov 	r0, 0x2c
load	r2, [r0]
addr	r3, r1, r2
mov 	r0, 0x3e
store	r3, [r0]
halt 

机器码翻译

前面讲到，CPU支持10个指令，同时这些指令有自己的格式和参数，我们以二进制每16位为一组做成编码，不足的补0，指令规范如下：

• mov : 0001 xxxx yyyy yyyy
• load: 1000 xxxx yyyy 0000
• add: 0010 xxxx yyyy zzzz
• store: 1001 xxxx yyyy yyyy
• halt: 0000 0000 0000 0000

其中xxxx yyyy zzzz 分别代表了代码中要写的具体数值。
于是翻译后，上面的代码就变成：

#0 0001 0000 0001 1010   - mov r0 0x1a
#1 1000 0001 0000 0000   - load r1 [r0]
#2 0001 0000 0010 1100   - mov r0 0x2c
#3 1000 0010 0000 0000   - load r2 [r0]
#4 0010 0011 0001 0010   - add r3 r1 r2
#5 0001 0000 0011 1110   - mov r0 0x3e
#6 1001 0011 0000 0000   - store r3 [r0]
#7 0000 0000 0000 0000   - halt

至此，一个汇编程序代码就简单的翻译成纯粹的二进制格式。

纸带编码原理

纸带的每一行规定了8个孔位，每个孔位代表1bit，可以打孔也可以不打，打孔代表1，不打代表0。
纸带每行8个bit，两行就是16个bit，上面的二进制代码，以8位一行，表现在只带上，就如下图所示：

○○○● ○○○○ – 0001 0000
○○○● ●○●○ – 0001 1010
●○○○ ○○○● – 1000 0001
…后续省略

纸带编码识别

到这里我们几乎能够明白纸带编码原理了，但是还差一点，就是如何识别纸带编码，这里我们可以发挥想象比如：

• 方案1： 采集器是8个探针(探针很粗，不会扎破纸带)， 纸带上下都有探针，有孔的地方，探针会接触导通，而没孔的地方则不会导通，另外再配备1个传送带，按照恒定匀速拖动纸带移动，这样CPU就能够识别纸带编码，进而进行计算。
• 方案2： 纸带上下有个 发光二极管，遮挡则不导通，类似于现在的形成开关。

最后

以上就是犹豫网络为你收集整理的打孔纸带计算机运行原理前言基本原理的全部内容，希望文章能够帮你解决打孔纸带计算机运行原理前言基本原理所遇到的程序开发问题。

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