第18章：从算盘到芯片

计算机的一些历史

• 19世纪初期，巴贝芝——10进制差分机

• 随后，巴贝芝——利用卡片+解析机

• 1890美国人口普查，赫尔曼·霍尔瑞斯——穿孔卡片编码+电磁卡片分类机

• 赫尔曼·霍尔瑞斯成立的公司即是IBM的前身

• 20世纪40年代，真空管开始取代继电器，真空管状态转变的速度比继电器快很多

• 1943年英国，图灵——Colossus计算机用于破译德军Enigma

• 1945年，宾夕法尼亚大学ENIAC

• 贝尔实验室：利用半导体来制作放大器（晶体管）

• 1971年，因特尔4004微处理器，数据通道宽度为4位，时钟频率108KHz，可寻址存储器640B

• 1972，因特尔8008微处理器，数据通道宽度为8位，时钟频率200KHz，可寻址存储器16KB

晶体管

典型NPN晶体管的结构如下图所示，由集电极（Collector）、基极（base）和发射极（emmiter）。在基极施加微小的电流就可以控制很大的电压从集电极到发射极，如果不在基极施加电压，那么就不会工作。

NPN晶体管

我们将晶体管并联仍旧能够得到与门和或门（下图）以及其他逻辑门。

晶体管构成的与门（左）和或门（右）

将一些晶体管组成的逻辑门组装成固定功能的一些组件（如加法器、选择器等），我们再用这些组装计算机就会容易很多。

在20世纪70年代，有两种常见的技术用于制造超大规模集成电路（very-large-scale integration, VLSI），TTL（晶体管-晶体管逻辑，transistor-transistor logic）集成电路的7400系列，以及CMOS（互补金属氧化物半导体，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor）。