「先给你讲解最基本的三种结构。」
崔潇潇将图纸横铺在白色玻光板上。
「电子计算器的所有原理都是基于这个基础上的,首先是与门或者叫做且门。」
她用红色的笔圈出上面的一块,一个半圆角形图案,左侧连接了两根线,右侧是同样的一根线。
「这两根线是负责输入,另外这根是输出,当上面两根中的电流信号同时通过且门时,且门就会打开,同时向外输出电子信号。」
「且门通过极小的晶体管来控制电流输出,如果且门的第一根输入线断开,那么来自其它部件的电流就会在第一个晶体管上停止。」
崔潇潇将笔从且门的三层结构挪到中间一层,「当第一根输入线为开启状态时,在中间这一小片绝缘金属的周围形成电场,电场将其从半导体变成了导体,改变了半导体的材料属性,这样,本来不流通的电流就能从上方流通到下半部分了,就相当于给电流搭了一个临时通过的桥。也可以叫做开关。」
「微电子最难的地方在于其中『微』字。如果想要它高效而简便,就要尽可能做小,通过最少量的电荷数,甚至只需要三分之一个电子电荷就能完成电路的改写。」
「门的性质取决于晶体管之间的连接方式,像我刚才画的这个,晶体管要能输出电流,必须依赖另外两个同时输出电流,这样就是一个与门。」
崔潇潇将笔挪动到下面一个晶体管的连接图,「或门是将多个输入线连接到一起,所以像这样,其中任何一根线有电流通过,都能改变半导体使得它输出电流,那么这个开关就被称为或门。」
「非门则是用晶体管反转输出的电流到地线,然后快速地使得线路短路。如果输入流为开启,那么非门就会输出短路。」
崔潇潇将笔指向左侧的a单元,「所以我们常见的计算器,主要就是靠这几种门,然后通过这边的逻辑运算,也是同理控制电流的输入和输出,从而控制各个半导体的开启关闭。这里转换成信号,就是0和1,关和开。」
卫宫点点头,听起来没有想象中那么复杂,说白了,其实计算器就是将人类通用逻辑通过开关来进行表达,然后所有的抽像符号,包括文字和数字都是通过转换成电流的开关来进行。
「好,那就交给你了。」崔潇潇满意地笑起来。
「……」
执行起来倒是没有什么问题,几种基础机构也弄明白了,只是卫宫并不明白电路图为什么要画成这个样子。
不过这并不妨碍他进行制作。
cpu的制作工艺,是计算机中最复杂的部分,这也是为什么芯片是21世纪的核心技术的原因。
刚才崔潇潇绘制的图纸,已经是放大几万倍之后的结果了,按照比例进行压缩,最后成型的一颗cpu,在崔潇潇设计的结果里写得非常清楚——
2x2。
也许她过高地估计了卫宫那个时代的制造工艺,又或者是她小学课本里本身教授的就是2020年以后的东西,这个尺寸比最初的要小了非常非常多。
制作cpu,首先要进行晶圆的制作,提纯硅以后得到硅锭,然后切割成完美的圆柱体,一般来说,晶圆切得越薄越大,相同量的硅材料能够制造的cpu成品就越多。
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