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硅谷的由来—电子计算机(三)

晶体管

为了降低成本和大小,同时提高可靠性和速度,我们需要一种新的电子开关。1947 年,贝尔实验室科学家 \N John Bardeen,Walter Brattain,William Shockley 发明了晶体管。

一个全新的计算机时代诞生了!

晶体管的物理学相当复杂,牵扯到量子力学。所以我们只讲基础,晶体管 就像之前提过的"继电器"或"真空管"。它是一个开关,可以用控制线路来控制开或关,晶体管有两个电极,电极之间有一种材料隔开它们,这种材料有时候导电,有时候不导电,这叫"半导体"。控制线连到一个 "门" 电极,通过改变 "门" 的电荷。我们可以控制半导体材料的导电性,来允许或不允许电流流动,就像之前的水龙头比喻。

贝尔实验室的第一个晶体管就展示了巨大的潜力,每秒可以开关 10,000 次而且,比起玻璃制成,小心易碎的真空管,晶体管是固态的。晶体管可以远远小于继电器或真空管,导致更小更便宜的计算机,比如1957年发布的IBM 608—第一个完全用晶体管,而且消费者也可以买到的计算机。它有 3000 个晶体管,每秒执行 4500 次加法,每秒能执行 80 次左右的乘除法。

IBM 很快把所有产品都转向了晶体管,把晶体管计算机带入办公室,最终引入家庭。如今,计算机里的晶体管小于 50 纳米- 而一张纸的厚度大概是 10 万纳米。

硅谷

晶体管不仅小,还超级快,每秒可以切换上百万次,并且能工作几十年,很多晶体管和半导体的开发在"圣克拉拉谷",这个地方在加州,位于"旧金山"和"圣荷西"之间,而生产半导体最常见的材料是 "硅",所以这个地区被称为 "硅谷"

甚至 William Shockley 都搬了过去,创立了"肖克利半导体",里面的员工后来成立了"仙童半导体",这里面的员工后来创立了英特尔 - 当今世界上最大的计算机芯片制造商。

好了,我们从"继电器"到"真空管"到"晶体管",我们可以让电路开闭得非常非常快,但我们是如何用晶体管做计算的?我们没有马达和齿轮啊?

我们接下来会讲。

本文分享自微信公众号 - 程序员成长充电站(qianpangzi8),作者:钱胖子

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原始发表时间:2019-03-27

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