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《洪荒科技大仙》第二十六章 邏輯門研究
  冰雪女妖很震驚,起初她僅僅是好玩的態度來到這裡,後來接觸到科學這種東西,發現它對自己的修煉很有用,但是如今她知道了,這裡有一個人試圖複製天道,而且極有可能成功。

  修煉是靠著一個人的力量,需要經歷很多的劫難,她存活的一億多年中見到了太多驚才絕豔的修煉天才,可是他們都像煙花一樣綻放,最終消散在天地大劫中,像她一樣能夠幸運的活下來的神靈是極少的。

  可是科學卻可以靠著眾人的力量,利用眾生的智慧模擬整個世界,計算機是利用無數的開關進行計算,要知道在修行中是要進行很多計算的,非常消耗心力。

  “兩個開關可以計算四個數據,三個開關可以計算八個數據,四個開關可以計算16個數據,以此類推,16位數據可以計算2^16數據,也就是一兆,如果是32位數據,那麽可以計算1G,如果是40位數據,那麽可以計算1T的數據,以此類推,可以使用不到一百位數據計算整個宇宙。”

  “振蕩器設計成功,接下來的思路是利用振蕩器控制電子管,如果設計成功,那麽利用振蕩器控制兩個電子管,設計一個兩位的譯碼器,利用兩個數據控制四個數字,並將這個技術加到我們的電報機中,讓發送和接收電報更加簡單。”方浩看著沉思的冰雪女妖說道,開始點撥她研究思路。

  “那麽以後是不是逐漸設計三位、四位,五位,甚至是一百位的計算機?”冰雪女妖問道。

  “自然是這樣,如果實現了這樣的控制,我們就可以研究如何讓這種控制模擬萬事萬物,比如這一萬個小燈泡,我們可以利用計算機的控制能力讓燈泡動態顯示文字或者圖像,而不是現在只能顯示靜態的圖像,如果要顯示另外一副圖像還得手工進行開關撥碼。”方浩說道,指著前方一萬個燈泡顯示的幾個文字。

  實際上,這些燈泡用於研究如何繪製文字顯示燈,而且已經制定好了不少顯示相關文字的IO表,為以後的文字顯示技術打好基礎。

  如果要顯示一個文字,那麽就得參照IO表進行撥碼,控制一萬個燈泡每次需要控制一萬個開關,總結裡面的一些規律就可以減少撥碼的次數,比如同時控制幾個開關,這項研究是計算機最底層的研究,是現代社會計算機軟件的基石。

  ………………

  為了下一階段的研究,方浩調集了信息部門的中堅力量,三十多人開始利用時鍾信號控制電子管的研究。

  電子管可分為真空二極管、真空三極管,這是建立邏輯門的基本元件,根據邏輯門原理,所謂的量子計算機根本是忽悠人的瞎扯,除非出現量子二極管,量子三極管。

  真空二極管是一個可以控制信號通斷的元件,由陰極和屏級構成,兩個電極被裝玻璃瓶內部,將玻璃瓶內部抽成真空,以利於遊離電子的流動,也可有效降低燈絲的氧化損耗。

  陰極是釋放出電子流的地方,由一條燈絲和金屬板構成,當燈絲加熱金屬板時,電子就會從金屬板遊離而出,散布在小小的真空玻璃瓶裡。

  屏極是電子管另外一頭的金屬板,屏極連接正電壓,它負責吸引從陰極散發出來的電子,作為電子遊離旅行的終點。

  真空三極管是一個放大信號的元件,它和真空二極管相比,在陰極和屏極之間多了柵極。

  柵極是一圈圈的細線圈,就如同柵欄一般,固定在陰極與屏極之間,

電子流必須通過柵極而到屏極,在柵極之間通電壓,可以控制電場從而影響電子的流量,它的作用就如同一個水龍頭一般,具有流通與阻擋的功能。  真空三極管可以控制柵極電壓控制通過真空三極管陰極到屏極的電流。

  為什麽電子管要將玻璃管裡面的空氣抽掉呢?因為電子在於其放射過程中,因會與空氣中之組成分子相撞而產生阻力,陰極射出的電子會擊打管中的空氣,令空氣的原子被激發至激態,從而產生藍光,損耗能量。

  燈絲、陰極、柵極、屏極等封裝於玻璃管內,且將其內部成為真空狀態,才能使電子之放射動作達成最高效率,而此玻璃管也就是所謂的真空管,如果真空度不足,則會嚴重影響真空管之工作表現。

  真空三極管是放大器的基礎,計算機少不了它的身影,三極管有電壓放大管和功率放大管兩種,電壓放大管內部複合兩隻完全相同的三極管,功率放大管能耗大,體形較大,主要用於末級功率輸出。

  除了真空二極管和真空三極管之外,還有一種叫做四極管的元件,是低頻功率放大管,與陰極相連的束射屏能使陽極電流更大,適合做大功率放大電路,自然,這僅僅是電子管的一種補充,實際上三極管和二極管就可以構成強大的計算機。

  想要利用時鍾信號控制電子管,必須先製作觸發器,而製作觸發器必須要先製作基本的邏輯門電路,而邏輯門電路需要利用二極管和三極管制作。

  所以這一階段的研究內容是利用二極管和三極管制作邏輯門電路, 主要有三種邏輯門,與門、或門、非門電路。

  光是製作出來具有功能邏輯門還是不行的,還需要考慮能量損耗和電學性能,由於電子管是一種大功率元件,損耗能量非常嚴重,會產生大量的熱量,如何降低能量的損耗是一個巨大的課題。

  電子管的邏輯門電路和三極管和MOS管的電路是一樣的,只不過電子管通過柵極電壓控制信號,而三極管通過PN結控制信號,MOS管通過導電溝道控制信號。

  ………………

  通過大量的數學計算,眾人組建了上百種邏輯門電路,為了選出實際中可用的邏輯門電路,進行大量的邊界測試實驗,從而可以在計算機中大量使用。

  邏輯門電路雖然簡單,但是實驗過程中可以更加深入理解電子管的電學特性,因此方浩並沒有直接拿出現代社會的成熟實驗成果,而是帶領眾人一點點地研究,利用排除法選出最優的邏輯門電路。

  20世紀的第三次科技革命就是電子管的時代,後來又產生了三極管和MOS管,方浩現在進行的這些基礎研究非常重要。

  關於各種邏輯門的詳細參數分析,在各國都是絕密資料,這也是芯片現代社會產業薄弱的原因,因為中國並沒有這方面技術資料足夠的積累,這也是國內芯片產業抄都抄不會的原因,同樣的設計,做出的產品就是比進口芯片差。

  要完成這些基礎數據積累,並不是短時間可以完成的,不但需要龐大的投資,而且因為技術過時並不能產生利益,嚴重打擊投資熱情。
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