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洪荒科技大仙

第28章 第一臺計(jì)算機(jī)

洪荒科技大仙 伊謎 2421 2019-11-15 08:43:06

  紅石部落一處龐大的山洞中,上百臺兩米高一米寬的柜子放置在這里,柜子之間連接著一根根的導(dǎo)線,顯得整齊而錯(cuò)落有序。

  巨大的風(fēng)扇聲顯得十分吵鬧,一臺柜子里面就有幾百個(gè)真空管,而且柜子里面放置了大量的風(fēng)扇,用來給真空管散熱。

  這里的熱量是非常大的,風(fēng)扇的風(fēng)速一點(diǎn)都不慢,帶走了電子管產(chǎn)生的熱量,熱風(fēng)被氣管排放到了外界。

  方浩正在和幾個(gè)人調(diào)試面前的柜子,這個(gè)柜子裝著八百多個(gè)真空管,組成了超前進(jìn)位一個(gè)全加器。

  另外的柜子也是計(jì)算機(jī)需要的各種模塊,比如乘法器、除法器、加法器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、鎖存器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、儲存器、放大器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器等等。

  從數(shù)學(xué)角度來說,減法是可以轉(zhuǎn)換成加法運(yùn)算的,乘法同樣可以轉(zhuǎn)換成加法運(yùn)算,除法可以轉(zhuǎn)換成乘法運(yùn)算,所以一切的運(yùn)算都可以以加法運(yùn)算為基礎(chǔ),所以計(jì)算機(jī)只會做加法也沒有問題。

  但是如果計(jì)算機(jī)只會做加法,對于有些計(jì)算來說速度就會慢下來,所以要想計(jì)算機(jī)速度更快,一定要給計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)乘法除法的運(yùn)算電路。

  還需要設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)電路,來輔助硬件電路來完成更多的功能,這些輔助硬件的電路會通過一定的規(guī)則來控制,這個(gè)規(guī)則就是軟件。

  這一百多個(gè)柜子的導(dǎo)線連接到了一百萬個(gè)小燈泡構(gòu)成的顯示屏上面,可以進(jìn)行圖像的顯示。

  除了顯示屏之外,方浩等人還設(shè)計(jì)了鍵盤,也是采用26個(gè)字母的形式,沒辦法,方浩本來想要采用漢語鍵盤,但是漢語鍵盤看起來不太方便。

  硬件方面,邏輯門元件采用真空電子管,這上百臺機(jī)柜僅僅是計(jì)算機(jī)的電路部分。

  計(jì)算機(jī)還需要內(nèi)存存儲器,采用汞延遲線,也就是山洞角落一百多臺龐大的機(jī)器。

  因?yàn)槿魏维F(xiàn)成的器件可以直接拿來使用,為了尋找到存儲器,部落費(fèi)盡了心血一無所獲,最后還是方浩作弊讓眾人找到了辦法。

  如今的計(jì)算機(jī)除了真空管還是真空管,所以存儲器也只能用真空來實(shí)現(xiàn)。以真空管是否導(dǎo)通代表“1”或“0”,也就是說代表一位的數(shù)據(jù)。

  十個(gè)真空管可串接成一環(huán)形電路,假設(shè)該十個(gè)真空管中僅第五真空管導(dǎo)通,則表示其儲存的數(shù)值為 5。

  但真空管自身無法完成數(shù)據(jù)的存儲功能,因?yàn)檎婵展茏陨頉]有記憶功能,輸入端的信號撤出后,真空管的通、斷狀態(tài)將會改變。

  水銀延遲線的原理來自于大自然,將一塊石頭擲入水中,形成波浪,波頭經(jīng)過一段時(shí)間才能傳播到遠(yuǎn)方某處,水銀延遲線的工作原理就是這樣。

  水銀延遲線是一根直徑10mm、長150cm的管子,內(nèi)部充滿水銀,兩端各有一個(gè)轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行電-聲轉(zhuǎn)換和聲-電轉(zhuǎn)換,這樣,脈沖信號從管子的一端進(jìn)入,轉(zhuǎn)換成超聲波,960ms后超聲波到達(dá)管子的另一端,然后再轉(zhuǎn)換成電信號輸出,這樣就可以讓信號儲存960ms。

  不過,要實(shí)現(xiàn)存儲功能,還需要一些額外的電路:經(jīng)調(diào)制的脈沖信號從管子的一端進(jìn)入,960ms后從管子的另一端輸出,由變換器接收后,經(jīng)檢測、放大、整形和再生,重新反饋到發(fā)送端。

  一個(gè)延遲線電路稱作一個(gè)通道,因?yàn)檎婵展艿姆磻?yīng)速度快,而水銀延遲線的反應(yīng)速度慢,所以每個(gè)水銀通道里面可以同時(shí)存在1000個(gè)脈沖信號,這1000個(gè)信號不斷地在水銀延遲線中循環(huán),如果想要使用信號,就可以通過真空管的硬件電路計(jì)算出如何取得想要的脈沖信號,從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存的數(shù)據(jù)調(diào)用。

  為了讓存儲系統(tǒng)穩(wěn)定工作,水銀的溫度需要一直保持在40℃左右,因此要將給水銀管一個(gè)類似恒溫裝置,可以保持水銀管的溫度。

  自然,這種裝置屬于機(jī)械裝置,方浩果斷地將任務(wù)發(fā)給了機(jī)械研究部門,而且經(jīng)常催促他們的研究進(jìn)度,誰叫他們經(jīng)常和自己搶人才。

  水銀延遲線存儲器可以稱得上是史上最笨重的主存儲器,使用的水銀管內(nèi)部有很多充滿水銀的管道,使每個(gè)汞槽重量超過一噸。

  這么龐大的的內(nèi)存裝置,它的內(nèi)存容量便是10*1000*100=1M大小的bit位,效率感人。

  除了內(nèi)存還需要外部儲存,外存儲器采用磁帶,也是方浩作弊想出的辦法,要不然誰也不知道要多久才能研究出存儲器。

  軟件方面采用機(jī)器語言、匯編語言,軟件實(shí)際上就是硬件輔助電路的使用規(guī)則,把硬件輔助電路的使用規(guī)則總結(jié)出來就是軟件,利用這些輔助電路可以完成對計(jì)算機(jī)的控制。

  至此,一個(gè)簡單的初級電腦完成了,自然僅僅是在紙面上,如何讓它工作起來還是困難重重。

  實(shí)際上,除了加法器之外,其余的模塊僅僅是知道基本的原理,制作的樣本性能很差,要想調(diào)試好還需要深入的研究。

  每一個(gè)模塊都是一個(gè)巨大的工程,既要保證功能,又要保證功耗,還要保證可靠性,最后還要考慮到拆卸房方便,因?yàn)檎婵杖龢O管畢竟壽命短,數(shù)萬個(gè)小時(shí)之后就會壞掉,所以需要便于維護(hù)。

  信息部門會議室,上百人的研究員匯集到了這里,進(jìn)行計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)專題研討會。

  所謂研討會也就是討論計(jì)算機(jī)項(xiàng)目,科學(xué)研究經(jīng)常遇到無解的難題,所以必須要經(jīng)常開會,通過會議解放自己的思想。

  “目前的邏輯門的項(xiàng)目進(jìn)展很順利,大家完成的很好,我們已經(jīng)可以利用邏輯門制造各種電路模塊了,接下來的時(shí)間我們要進(jìn)行下一步深入的研究,那就是制造乘法器,除法器,制造其它各種計(jì)算機(jī)的模塊?!狈胶普f道。

  “這個(gè)數(shù)學(xué)計(jì)算模塊如何制造?有方案嗎?”冰雪女妖皺著眉頭問道,如此復(fù)雜的機(jī)器將她也難倒了。

  “我通過大家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),總結(jié)了各個(gè)模塊的工作原理,大家可以看一下,爭取完善計(jì)算機(jī)原理的編撰,接下來我們有的忙了?!狈胶菩χf道。

  “早習(xí)慣了?!北娙藷o奈地說道。

  “咳咳,大家也不要愁眉苦臉,這種機(jī)器研究難就說明了它的價(jià)值,這僅僅是初代版本,如果研究深了,它可是比人都聰明,對于各種數(shù)學(xué)計(jì)算也是有好處的,比如計(jì)算修煉參數(shù)?!狈胶朴珠_始給大家打氣。

  洪荒的時(shí)間如同流水一樣過去了一年又一年,紅石部落的活動范圍越來越大,方浩所在的信息研究院新人越來越多的。

  有了確定的研究方案,人力資源也慢慢增加,眾人的研究速度就快了起來。

  紅石部落的實(shí)驗(yàn)室中,數(shù)百科學(xué)家激動地看著前方一塊碩大的屏幕,上面演算著各種數(shù)學(xué)計(jì)算。

  “我宣布,紅石計(jì)算機(jī)研究成功,運(yùn)算速度5893次每秒!大家一起來慶祝這次偉大的成功!”方浩看著計(jì)算結(jié)果,大聲說道。

  “成功了!”

  “好!”

  經(jīng)過四年時(shí)間夜以繼日的研發(fā),洪荒世界第一臺計(jì)算機(jī)終于研究成功,這一刻,眾人滿眼熱淚,徹底陷入了狂歡。

  

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