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继电器
最大的机电计算机之一——哈弗Mark1号#xff0c;IBM1944年
背景
组成
性能
核心——继电器
简介
缺点
速度
齿轮磨损
Bug的由来
真空管诞生
组成
控制开关电流
继电器对比
磨损
速度
缺点
影响
代表
第一个可编程计算机
第一个真正通用IBM1944年
背景
组成
性能
核心——继电器
简介
缺点
速度
齿轮磨损
Bug的由来
真空管诞生
组成
控制开关电流
继电器对比
磨损
速度
缺点
影响
代表
第一个可编程计算机
第一个真正通用可编程电子计算机
晶体管
构成
优点
代表
“硅谷”的由来
小疑问
原文视频 继电器
最大的机电计算机之一——哈弗Mark1号IBM1944年
背景
复杂的计算人们需要更多的自动化更强的计算能力因此机器大小从柜子大小发展成房间大小维护费用高而且容易出错。
组成
有76万五千个组件300万个连接点和500英里长的导线为了保持同步有一个50英尺的传动轴由一个5马力的电机驱动。最早的用途之一是给曼哈顿计划跑模拟。
性能 一秒能做3次加或减乘法花费6秒除法花费15秒。 核心——继电器 这台机器的大脑是继电器继电器是用电控制的机器开关。 简介
继电器中有跟控制线路控制电路是开还是关 控制线路连接着一个线圈当电流穿过线圈时线圈产生电磁场吸引金属臂从而闭合电路。当没有电流通过时就没有电磁场也就没有吸引金属臂的力就会开启电路。 继电器可以理解成水龙头打开就有水关闭就没有水。继电器可以连接其他设备进行牵引设备工作比如让电机打孔让齿轮转动 缺点
速度 金属臂有“质量”无法快速开关1940年一个好的继电器一秒钟可以翻转50次 齿轮磨损 任何会动的机械都会随着时间磨损部件会损坏磨损 随着继电器数量增加故障概率也会增加。 哈弗马克1号机器有三千五百个继电器即使继电器寿命是十年也意味着平均每天都换一个故障继电器但是计算还要继续运行
Bug的由来
吸引昆虫在1947年9月马克2性的操作员从故障继电器中拔出一只死虫。 所以之后出现故障也就说他出了Bug了Bug是虫子的意思 真空管诞生 1904年英国物流学家“约翰-安布罗斯-弗莱明”开发了一种新的电子组件叫做 “热电子管” 组成
把两个电极装在一个气密的玻璃灯泡里这是世界第一个真空管 电极概念
其中左边的电极可以通过加热从而发射电子叫做热电子发射右边的电极会吸引电子。这样就会形成一个电子流左边加热发射电子右边吸引电子电流就会产生 注意只有带正电才可以如果是负电荷或者中性电荷电子就不会被吸引越过真空区域因此没有电流 输入电流的一极叫阳极或正极放出电流的一极叫阴极或负极 控制开关电流
但是我们需要的是一个可以开关电流的部件 1906年美国发明家“李-德弗雷斯特”在弗莱明设计的两个电极之间加入了第三个控制电极。 向控制电极施加正电荷会运行电子流动如果施加负电荷就会阻止电子流动。
图示 继电器对比
磨损
真空管通过控制线路就可以断开闭合电路看起来和继电器差不多。但是真空管内部没有会动的组件因此损耗磨损会更小
速度
真空管每秒可以开闭数千次而继电器最好的也才50次。
缺点
会像灯泡一样烧毁而且很贵。在1940年可靠和成本方面得到改进可以用在计算机里. 收音机只用一个计算机可能要上百甚至上千个电器开关 影响
这些“三极真空管”成为了无线电其他电子设备的基础持续了近半个世纪50年左右
标记着计算机从机电转向电子
代表
第一个可编程计算机
第一个大规模使用真空管的计算机是巨人一号在英国“布莱切利园”1943年12月完工用于破解纳粹通信。
两年前阿兰-图灵也被称为计算机之父也在这个地方做了一个机电装置叫做 “Bombe”破解纳粹英格玛通讯加密设备。 1但是严格来说不算计算机Bombe
巨人一号使用的晶体管数量有1600个总共造了十台计算机破解密码。被认为是 第一个可编程的电子计算机。 将几百根电线插入插板这是为了计算机正确执行操作。虽然可编程但是还要配置他 第一个真正通用可编程电子计算机
电子数值积分计算机“ENIAC”1946年在宾夕法尼亚大学完成建造。这台计算机可每秒执行5000次十位数加减法,运作了十年比全人类加起来的计算量都多。但是每运行半天就会出一次故障
在1950年真空管计算机发展到达极限。 美国空军的AN/FSQ-7计算机在1955年完成是“SAGE”防空计算机系统一部分
晶体管
1947年贝尔实验室发明了晶体管一个全新的计算机时代到来~
构成
和继电器真空管一样晶体管也是由控制线路实现的控制电路开关。 最左边的线叫做控制线路右边上下两个是两个电极电极之间通过半导体隔开他们。 半导体有时候导电有时候不导电 。 控制线连接到一个“门”电极通过改变门的电荷可以控制半导体的导电性 优点 每秒可以开关10000次并且比真空管玻璃制成小心易碎晶体管是固态的而且其大小远远小于继电器或真空管。 代表
IBM608第一个完全用晶体管消费者也可以买到的计算机。该计算机有3000个晶体管每秒执行4500次加法80次左右的乘除法。 如今计算机里的晶体管小于50纳米一张纸的厚度是10万纳米晶体管不仅小而且超级快每秒可以切换上百万次并且能工作几十年。 “硅谷”的由来
晶体管和半导体的开发在加州“圣克拉拉谷”位于旧金山和圣荷西之间生产半导体最重要的材料就是硅因此这个地方叫做“硅谷”。里面的员工成立了仙童半导体后来创立了因特尔世界最大的计算机芯片制造商。
小疑问
如何通过晶体管做运算呢虽然可以控制电流但是并没有机械的东西齿轮或者马达进行运算后面讲解
原文视频
【计算机科学速成课】[40集全/精校] - Crash Course ComputerScience
Youtube 原视频
原文链接电子计算机核心发展继电器-真空管-晶体管 - 掘金 (juejin.cn)
