《科幻洪荒,我成了云霄召唤兽》第59章 CPU技术 免费试读
此时,方浩来到了CPU实验室,而周云也在这里忙碌着。
方浩不清楚,不愧是自己的女人,居然如此敬业,但是方浩不需要她的敬业。
在实验室里,无数人向方浩打招呼,其中一些人是方浩亲自招募的,方浩一一回应。
“郝,你来了。”周云走了过来,握着方浩的手,甜甜地笑着。
CPU的重要性众所周知。在此期间,她一直在协助工程师们攻克科技难题。
在半导体技术的发展史上,英、德、美、日、汉一直占据主要地位,在计算机领域也一直占据主导地位,尤其是美国的贝尔实验室,直接是半导体时代的领头羊。
1904年11月16日,英国科学家约翰·安布罗斯·弗莱明(john ambrose fleming)申请了弗莱明电子管专利,这标志着人类历史上第一支电子管的诞生,世界从此进入电子时代。
约翰·安布罗斯·弗莱明是个伟大的天才。他是英国人,是电气工程师和物理学家。
主要贡献是右手定则的发现,二极管和真空管的发明。
目前国内半导体技术落后,不是因为科学家不努力,而是因为时间。欧洲从1904年开始研究电子技术,至今已有130年。
而我国的半导体研究很晚,新中国成立后才开始专门研究。然而,政治动荡后,半导体研究技术被直接放弃。
直到80年代改革开放,我们才开始引进国外的机器设备,开始研究自己的半导体技术。
换句话说,国产半导体技术始于上世纪80年代,到2026年才30多年。
从无到有四十年,你能用这段时间做什么?只够培养一批半导体技术人员。
1978年,中美关系缓和,苹果电脑开始进入中国市场。这是中国第一次曝光电脑,贵得离谱。这种原始简陋的机器很快震惊了所有人,随后国家匆忙布局半导体产业。至于建国前期发展起来的半导体产业,因为一些历史遗留问题,早就彻底废弃了。
也就是说,从1978年开始,国内学生被派往欧美学习半导体。这些学生本科毕业的时候是1982年,研究生毕业是1985年,博士生毕业是1988年。中国的普通人知道半导体的存在。
以这群留学生为种子,国内的半导体研究才刚刚开始,人才才能在大学里教自己的学生。
等到这些学生毕业走上工作岗位的时候,已经是1992年了。
也就是说,从1992年开始,中国第一批大学生走上了半导体发展的舞台。这个时候国内半导体行业已经一无所有。
这批学生是半导体研究的主力军。大约从1992年开始,在一片空白中开始进行半导体研究。现在刚好三十年。
算起来,欧美比中国早100年发展半导体技术,导致了一个可怕的结果,就是在半导体领域,中国根本不具备与欧美的议价能力。
赶上近百年的时间差距并不容易,会导致辉煌的科技公司被半导体技术卡住。
辉煌科技公司也在前人努力的基础上开始了半导体研究。此时,辉煌科技公司已经具备了研究基础,如人才、技术数据和政策支持。
而方浩的半导体研究只是为了加快国家半导体布局的发展。
因此,方浩一直没有对半导体研究人员要求过高,因为他们完全是在一片空白的土地上,开始慢慢堆砌积木,建造高楼。
半导体的核心部分是CPU,现代社会半导体产业的心脏是CPU。没有CPU,就没有半导体的核心,因为半导体产业链上的一切都是从CPU的外围衍生出来的。
这也是为什么2020年中国会被欧美制裁,因为我们自己也要搞CPU。如果我们有CPU,那么这个国家的半导体产业链就会围绕我们自己的CPU发展,达到欧美半导体行业的技术水平。这只是时间问题。
所以这也是方浩一直叫嚣要研究CPU的原因。CPU的原理很简单,但是需要大量的时间积累。
但不得不说,它确实是国内科技的支柱企业,方浩只是希望它能对国内科技工作者更好。
为什么CPU的原理很简单?那是因为CPU本身的原理就是一个加法器,只是这个加法器的功能一步步增加,越来越复杂。
计算机由五部分组成:输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。
而CPU就是里面的运算单元和控制器。
运算器是计算机数据处理的中心,主要由算术逻辑部件、寄存器组和状态寄存器组成。
控制器是计算机的控制中枢,决定着计算机运行过程的自动化。它既要保证程序的正确执行,又要能够处理异常事件,包括指令控制逻辑、顺序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等等。
指令控制逻辑应该完成提取、分析和执行指令的操作。
时序控制逻辑应该为时序中的每个指令提供适当的控制信号。失时控制由最基本的定时信号clock信号控制,clock信号是整机的时间基准。加快时钟频率将加快计算机的运行速度。
总线逻辑是服务于多个功能组件的信息路径的控制电路。就cpu而言,一般分为cpu与之通信的内部总线和外部总线。
中断控制逻辑是指cpu因异常事件或某些随机事件需要马处理而暂时停止当前程序的执行,转而由另一个服务程序处理此事件,处理后再返回原程序的过程。
这些功能的基本结构是逻辑门电路。
逻辑门包括三类,第一类是非门,第二类是与门,第三类是或门。
大家对这些门进行了深入的研究,编制了详细的数据手册,对性能、频率、功耗、散热、寿命等进行了全方位的测试,确定了最佳的使用状态。
非门操作:输入和输出结果相反。
与门运算:只有当所有输入都为1时,结果才为1。
或门运算:当一个输入为1时,结果为1。
或非运算:“或”运算的结果被求反。
与非运算:对与运算的结果求反。
有了逻辑门,开始设计加减乘除四则运算。实际上,计算机只能进行加法运算。
如果要执行其他运算,则需要将其他运算转换为加法运算。
在计算机内部,所有的运算都是加法,但是计算机的加法计算是非常反人类的,不是人类思维,而是机器思维。
首先计算机把数转换成二进制,都是0和1的代码,转换是按照现成的程序进行的。
如果计算加法,两个数一点一点相加,比如1315,换算成* *。按照00=0,10=01=1,11=10的规则,结果是11100,输出时再换算成28。
如果是计算减法,取减法的补数,一点一点的把0换成1,把1换成0,然后加1,再加。
以八位数据计算为例,计算15-13,
第一转换器15=**,13=**,
以13的补数为* *,在* *上加1。
总和是* *+* * = * *,位数已经超过八位。舍弃最高位,取后八位为* *,即为小数2。
这里的计算感觉很复杂,不太好理解。
其实计算机计算起来并不麻烦,甚至非常简单快速,因为计算机内部有一个加法器,几个时钟周期就可以计算一次加法。另外电脑是自动计算的,通过加法器计算非常快。
如果人脑按照这些计算过程,会觉得计算机真的很笨,简单的减法不知道运行了多少次。
计算机中一个叫做ALU的功能模块,包含了加、减、乘、除、指数、指数、微分、积分等许多硬件计算电路。