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计算机历史/早期创新

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

真空管

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真空管,也称为阀门,因为它控制电子流的方式就像水龙头阀门控制水流量一样,最初是为了放大和解调(“检测”)无线电信号而开发的。后来,它还放大了音频以进行声音增强。在第二次世界大战中,雷达(和声纳)使用真空管进行更复杂的处理,其中许多在当时被称为“脉冲电路”。战争结束后,使用真空管的数字计算机开始建造,然而,大量的逻辑功能意味着需要大量的真空管。必须提供以每管几瓦为单位的加热功率,并散发出热量。需要大型冷却系统来带走热量。虽然为无线电等简单系统以及立体声和乐器放大器设计的真空管可以使用数十年,但对于数字计算机而言,真空管不够可靠。后来,为计算机专门设计的真空管,例如 RCA“特殊红色”系列,类型号为 5961、5962 和 5963,更加适合,尽管它们的加热器仍然消耗大量的能量。

[然而,美国的 SAGE(半自动地面环境)防空计算机,虽然只使用真空管,但非常可靠,因为这些计算机本质上以一对完全相同的形式安装,只有一台在运行。另一台定期以降低的功率运行,这会导致弱管失效,以便更换。定期地,备用计算机投入使用,使另一台计算机可以进行维护。但是,对于民用工作来说,复制计算机是不切实际的,真空管的可靠性也不尽如人意。]


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缺少对发明者的提及,对功能的一般描述以及必要的先例技术和负面特性(除热量外)。它能抵御电磁脉冲吗?


晶体管

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肖克利、巴丁和布拉顿发现了点接触型晶体管,随后出现了更实用的结型晶体管,解决了真空管的局限性,并在此过程中开始了计算机的缩小。

晶体管是一种固态放大器,当驱动到完全开启或完全关闭状态时,可以充当逻辑门开关:它不需要加热灯丝,也不需要打开或关闭物理触点来改变电子流。其功能部件由半导体制成,半导体是一种固体材料,可以根据加入到超纯基底中的微量化学元素的浓度和选择,成为两种类型的导体(p 型或 n 型)(或电阻器)。

最初的晶体管基底是锗。转向硅,地球上最容易获得的化学物质之一,使得晶体管的制造变得廉价,并最终使计算机变得无处不在。在比较最近的时期,对于特殊的应用,已经开始使用砷化镓等化合物。

在集成电路变得实用之前,晶体管计算机是由单个晶体管(以及单个二极管、电阻和电容)组成的,这些统称为元件。它们被支持在蚀刻电路板上(“印刷电路板”)。这种结构被称为“分立元件”。相比之下,元件密度相当低,这个时期的计算机由地板安装的机柜组成,这些机柜的体积通常为几立方码/米。

集成电路

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有几种类型的晶体管可以组合在一起形成完整的逻辑电路。

微芯片

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集成电路的常用同义词。

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