走進01時代
首先,計算機發(fā)展到了上個世紀中后期,發(fā)生了一個重大的變化,那就是由傳統(tǒng)的電機械結構轉變?yōu)榧冸娐方Y構丘损,其內部計數(shù)方式由10進制轉變?yōu)?進制的過程。
現(xiàn)代計算機運行起來的最根本的基本的事實是——電路有連通與斷開這兩種狀態(tài)工扎。簡單來說:就是電路中有無電流通過徘钥,如果有電流通過,那么電路中的燈泡就會亮起肢娘,這種狀態(tài)就是 1 呈础,反之,如果電路中無電流通過橱健,那么電路中的燈泡就不會亮起來而钞,那么這就是 0 狀態(tài)。這是現(xiàn)代計算機的基礎拘荡。
機械繼電器
最大的機電計算機之一是哈佛 Mark 1號臼节,IBM 于1944年完成建造,給二戰(zhàn)同盟國建造珊皿。這臺機器的用途之一是給曼哈頓計劃跑模擬网缝,這臺機器的電腦是繼電器。
其工作原理是:當控制電路有電流通過時蟋定,這控制電路的導線圈(就是圖上那些圈圈)會產(chǎn)生磁力粉臊,從而邏輯電路上的鐵塊被吸引,然后電路被連通驶兜,如果斷電扼仲,鐵塊復位(可以想象鐵塊被一根彈簧固定著)電路斷開,1940年抄淑,一個好的繼電器1秒可以翻轉50次屠凶。
雖然機械繼電器的使用可以說是一個相當大的進步,但是它還是有很缺點:
1 速度慢肆资,哈佛馬克1號矗愧, 1秒只能做3次加法或減法運算
2 磨損嚴重,由于他并沒有擺脫機械運動迅耘,因此會有機械磨損
3 不是很穩(wěn)定贱枣,哈佛馬克1號大約有3500個繼電器,即使單個繼電器出問題的概率很低颤专,但是繼電器的數(shù)量一多纽哥,繼電器出問題的概率也會大大增加,整個計算機系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)故障栖秕,這對于要運行好幾天的計算任務來說春塌,不是很友好。
Bug的來歷
1947年9月,哈佛馬克2型的操作員從故障繼電器中只壳,拔出一只死蟲(bug的英文意思為蟲子)俏拱,后來人們便把計算機出了故障稱為有了bug。
真空二極管與真空三極管
1904年吼句,英國物理學家“約翰·安布羅斯·弗萊明”锅必,開發(fā)了一種新的電子組件,叫“熱電子管”惕艳,也可以叫真空二極管搞隐。這個電子組件有點像燈泡,但是和普通燈泡有點區(qū)別远搪,那就是它對電流的流向有限制劣纲,對于普通燈泡來說,你可以隨意接正負極谁鳍,他都會亮癞季,但是這個真空二極管就不行,你只有正確地接好它指定的的正負極才可以亮起來倘潜。二極管是電子元器件绷柒,它的有一個功能是限制電流的通過,例如電流只能從二極管的一端到另一端窍荧,電流只能單向流動辉巡。
1906年,美國發(fā)明家“李·德福雷斯特”發(fā)明了三極真空管蕊退,這個真空三極管和前面說的真空二極管有一點不同的地方是,他有一個額外的控制電極憔恳,只有對這個控制電極施加正電荷瓤荔,它才能允許整個三極管電子流動。這和繼電器有些類似了钥组。真空管是純電路結構输硝,在進行電路的開關切換時,沒有機械損耗程梦,更重要的是点把,每秒可以關閉數(shù)千次,這使得計算機的運行速度又提高了一個層次屿附。
起初郎逃,真空管非常昂貴,到了1940年挺份,價格才漸漸降下來褒翰。1943年12月巨人1號計算機完工,在英國“布萊切利園”首次大規(guī)模使用真空管(1600個真空管),用于破解納粹通信优训。
1946年ENIAC 是第一個真正的通用朵你、可編程、電子計算機揣非,每秒可執(zhí)行5000次十位數(shù)加減法抡医,它運作了10年
1950年,真空管計算機的潛能開發(fā)到了極限早敬,我們迫切需要新的“開關載體”魂拦。
晶體管
1947年 貝爾實驗室發(fā)明了晶體管,晶體管和上面提到的三極真空管類似搁嗓,都可以控制電路的開與關芯勘,但是相比于由玻璃制成的發(fā)光發(fā)熱的真空三極管,晶體管是固態(tài)的腺逛,很小很牢靠荷愕,并且每秒可以開關10000次。
1957年IBM發(fā)布了IBM608棍矛,一個完全用晶體管安疗,而且消費者也可以買到的計算機,它有3000個晶體管够委,每秒執(zhí)行4500次加法荐类。
英特爾
現(xiàn)代的晶體管更加微小,并且每秒可以切換上百萬次茁帽,并且能工作幾十年玉罐,生產(chǎn)半導最常見的材料是“硅”。
William Shockley 去了硅谷潘拨,創(chuàng)立了“肖克利半導體”吊输,里面的員工后來成立了“仙童半導體”然后這里面的員工成立了英特爾。
資料來源
特此鳴謝 The Crash Course
官方網(wǎng)站 https://www.thecrashcourse.com/