造個計算機(jī)--實(shí)踐篇

前面已經(jīng)基本上把關(guān)于造一臺簡單計算機(jī)的整體結(jié)構(gòu)說完了睛约。so鼎俘,問題來了,原理明白了辩涝,怎么實(shí)現(xiàn)呢贸伐?
從理論上來說,任何能夠?qū)崿F(xiàn)與或非操作的怔揩,有大量重復(fù)捉邢,可以組裝起來的元件,都可以構(gòu)造這樣的機(jī)器商膊,在前面介紹了丹尼爾.希利斯用積木來實(shí)現(xiàn)的伏伐,在三體里面介紹馮諾依曼是用秦始皇的無數(shù)士兵來做的(三體迷如果不記得這一段,回去面壁去)晕拆。
但從實(shí)際上來說秘案,因?yàn)槔锩嬉玫酱罅恐貜?fù)的元件,那么任何一個元件出點(diǎn)錯潦匈,都可能會對整體的計算結(jié)果造成影響,所以實(shí)際能夠用在大規(guī)模制造的上得赚导,需要考慮不容易出錯茬缩,大規(guī)模組裝的話,還要考慮體積吼旧、功耗等等凰锡,從目前的發(fā)展來看,大規(guī)模的集成電路是歷史選擇的方向圈暗。當(dāng)然掂为,如果有一天,生物分子或者是其它材料能夠更好實(shí)現(xiàn)员串,也可以考慮用更先進(jìn)的材料來做(似乎人類的工業(yè)文明就是一部材料的發(fā)展史勇哗。。)寸齐。

集成電路-當(dāng)代科技的承載

最早的計算機(jī)是用繼電器實(shí)現(xiàn)的欲诺, 是通過通電以后,里面的金屬片被磁力吸引以后進(jìn)行連通和斷電以后放開來實(shí)現(xiàn)輸入和輸出渺鹦。


繼電器

繼電器是機(jī)械的扰法,彎曲時需要金屬彈簧片,經(jīng)常工作毅厚,容易拆斷塞颁,而且如果有一小片污垢或紙片粘在觸點(diǎn)之間,就會失靈。1947年祠锣,Hopper在Mark II檢查故障時酷窥,在一個繼電器中找到了一個飛蛾,在日志里面記錄了“第一次發(fā)現(xiàn)了bug”锤岸,這就是bug這個詞的由來竖幔。

后面緊跟著繼電器之后使用的是真空管,真空管是在玻璃瓶內(nèi)部抽真空是偷,以利于游離電子的流動拳氢,比起繼電器來,故障率好一些蛋铆。


真空管

但真正推動現(xiàn)代電路技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的馋评,還是晶體管,晶體管是利用半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)電流的放大而實(shí)現(xiàn)的刺啦,從最早的點(diǎn)接觸晶體管到硅晶體管留特,發(fā)展的二三十年的歷程,晶體管最大的好處是可獨(dú)立包裝或在一個非常小的的區(qū)域玛瘸。

Pentium III, 奔騰3蜕青,800M主頻, 內(nèi)部含950萬個晶體管
把該芯片拆開以后糊渊,在2微米的顯微鏡下放大圖

關(guān)于集成電路發(fā)展的簡史:
1943年右核,哈佛的Mark II使用了13000個繼電器。
在摩爾電氣工程學(xué)校渺绒, J.Presper Eckert和John Mauchly設(shè)計了E N I A C(electronic numerical integrator and computer贺喝,電子數(shù)字積分器和計算機(jī))。它采用了18 000個真空管宗兼,于1 9 4 5年末完成躏鱼。
1947年:威廉·邵克雷(William Shockley)、約翰·巴頓(John Bardeen)和沃特·布拉頓(Walter Brattain)成功地在貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出第一個晶體管殷绍。1956年染苛,獲得諾貝爾物理學(xué)獎
1953年:第一個采用晶體管的商業(yè)化設(shè)備投入市場,即助聽器主到。
1961年4月25日:第一個集成電路專利被授予羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce)殖侵。
1968年7月:英特爾公司成立,英文名Intel為“集成電子設(shè)備(integrated electronics)”的縮寫镰烧。
1978年:英特爾標(biāo)志性地把英特爾8088微處理器銷售給IBM新的個人電腦事業(yè)部拢军。

2014年我國集成電路產(chǎn)量1034.83億塊,暫時沒有世界一年集成電路的產(chǎn)量怔鳖,也就是說在人類歷史短短的百年之間形成的茉唉,我們通過制造了這樣一些藏在無數(shù)設(shè)備內(nèi)部的芯片,極大的擴(kuò)展了我們大腦本身的計算能力,有時候我們好好想想度陆,我們社會比起一百年以來艾凯,先進(jìn)性和舒適性體現(xiàn)在哪,其實(shí)就是無數(shù)的機(jī)器在為我們服務(wù)懂傀。這些芯片的算力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了歷史這數(shù)十億年來非自然制造的計算能力趾诗,這也是我們這個時代在走向外在世界數(shù)字化息重構(gòu)這條道路上的體現(xiàn),雖然這樣的發(fā)展蹬蚁,也不知道是好還是壞恃泪,但我們確實(shí)不可避免的走在這條路上。

(未完犀斋,待續(xù))

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