做建筑设计网站,青岛商城网站开发,腾讯云域名续费价格,lng企业自建站我们知道#xff0c;在计算机的世界里#xff0c;只有1和0。从简单的数学运算#xff0c;到画面美爆的3D游戏#xff0c;都是由数不清的0和1构成的。颇有点道家的 “ 一生二#xff0c;二生三#xff0c;三生万物” 的感觉。我们也大概知道#xff0c;用高电位#xff…我们知道在计算机的世界里只有1和0。从简单的数学运算到画面美爆的3D游戏都是由数不清的0和1构成的。颇有点道家的 “ 一生二二生三三生万物” 的感觉。我们也大概知道用高电位如5V去表示1用低电位如0V去表示0。那么如何控制高低电位的输出呢
相信很多人还记得小学时学的计算机基础课第一台计算机ENIAC埃尼阿克于1946年在美国宾夕法尼亚诞生它由将近18万个真空管电子管组成重大30吨耗电量惊人。 ENIAC使用真空管来完成高低电位的输出。真空管是二极管的前身。在一个真空玻璃管中放置两个电极就构成了真空管。通过给阴极施加电压使其温度上升来释放电子。 此时若阳极处于一个稍微高一点的电位真空管内的自由电子就会被吸引过去将电路联通。
可以通过对阴极施加不同大小的电压来控制阴极释放的电子的数量从而控制电路的联通与否。以此来产生01信号。 真空管的改进版是在真空玻璃管中间添加一个栅极Grid。通过对栅极施加不同的电压使得它阻断或加强电子的流动从而得以实现对电流的快速控制。 然而真空管体型比较笨重并且它是通过对阴极加热来使得阴极释放电子所以它比较不稳定容易出现故障并且耗电还高想象一下计算机里的每个01信号都是通过对一个电灯泡进行加热来控制而ENIAC就由将近18万个这样的灯泡组成。不禁想起了三体里所描绘的人形计算机阵列吓死宝宝了。
后来聪明的科学家就发现了晶体管。 它使用了半导体来代替电极。4价硅掺杂一些5价磷来制造一个电子发射极NMOSNegative Metal Oxide Semiconductor4价硅掺杂一些3价硼构成了电子接收极PMOSPositive Metal Oxide Semiconductor。将P和N排列在三个交替层构成了NPN型晶体管。每一层都带有一个Terminal。构成电子发射极Emitter基极Base电子接收极Collector。 电子从Emitter流到Base产生的电流称为基极电流Base Current
电子从Emitter流到Collector产生的电流称为集电极电流Collector Current
当我们施加一个微弱的电压在Emitter和Base之间让它们之间形成电流就会导通这个晶体管在Emitter和Collector之间产生一个很大的电流。通常来说在Emitter和Base之间施加一个0.7V的电压即可导通晶体管产生高电位再通过模数转换变为信号1 施加一个0.7V的电压晶体管不导通产生低电位即为信号0。 通过这种微弱的电压变化来控制输出1或0。
相比于真空管晶体管的优点在于它体积非常小并且效率高真空管需要通过加热阴极释放电子而晶体管不需要加热只需要控制微弱的电压变化因为不需要加热晶体管也更耐用能耗也更低。现代计算机的CPU芯片只有指甲盖大小上面却布满了几十亿个晶体管每秒可以进行上万亿次计算。一个主频为2.4GHz的CPU简单地来讲理论上每秒可以进行2,400,000,000次运算。
通过不断地断电通电来推动CPU一步一步地执行计算。一次通电断电可以简单地认为是一个时钟周期这个是通过时钟发生器来控制的一个时钟发生器每秒能振动多少次就是他振动的频率即时钟频率。时钟发生器也叫晶振全称晶体振荡器是从一块石英晶体上切下的薄片再进行加工制成的。晶振为CPU提供了基本的时钟频率它一下一下的振动就像一颗搏动的心脏。
参考视频 https://haokan.baidu.com/v?vid16026741635006191272pdbjhfrbjhauthortypevideo
