第67章 攻關CPU技術
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此時，方浩來到了CPU實驗室，李倩在這忙碌著。方浩不由瞭然，不愧是自己的女人，居然這敬業，不過方浩並不需要她敬業。實驗室中，無數人向著方浩打招呼，有些人還是東江大學同校學生，方浩一一迴應。“浩，你來了。”李倩走了過來，挽著方浩的手，甜甜地笑道。CPU的重要性是眾所周知的，這段時間她一直在協助工程師進行科技攻關。在半導體技術發展曆史中，起主要作用的國家一直是英國、德國、美國，在計算機領域中，一直是他們主導，尤其是後麵美國的的貝爾實驗室，直接就是半導體時代的領導者。1904年11月16日，英國科學家約翰·安布羅斯·弗萊明為自己發明的電子管弗萊明“閥”申請了專利，它標誌著人類曆史上第一隻電子管的誕生，世界也從這邁向電子時代。約翰·安布羅斯·弗萊明是一個很了不起的天才，他是英國人，是一個電機工程師、物理學家。主要的貢獻就是發現右手定則、發明二極管、真空管。目前國內的半導體技術之所以落後，並不是科學家不努力，而是因為時間，歐洲從1904年就開始研究電子技術，而中國的半導體研究非常晚，新中國成立後纔開始專門研究，不過後來政治動盪，半導體研究技術直接被廢棄。一直到八十年代改革開放，纔開始大力進口國外機器設備，開始研究我們自己的半導體技術。換句話說，國內的半導體技術是從八十年代開始的，到現在的2012年，不過是三十年時間而已。三十年時間從零開始，這點時間能乾什？僅僅夠培養出來一批半導體技術人才。1978年，中美關係緩和，蘋果電腦開始進入中國市場，這是國內第一次接觸到計算機，而且貴的離譜，這台很原始和簡陋的機器，很快震驚了所有人，然後國家才匆匆忙忙地佈局半導體產業，至於以前建國時期發展的半導體產業，因為一些曆史問題，早就徹底荒廢。也就是說，從1978年開始，國內開始派遣留學生前去歐美學習半導體，等這些人本科畢業，已經到了1982年，研究生畢業到了1985年，博士畢業已經到了1988年。有了這一批留學生為種子，國內的半導體研究纔開始，纔有人纔在大學教授自己的學生。等到這些學生畢業走上崗位，已經到了1992年了。換句話說，從1992年開始，國內纔有第一批大學生走上半導體發展舞台，此時的國內半導體產業一無所有。這批學生纔是半導體研究的主力部隊，時間大約從1992年開始，開始在一片空白中進行半導體研究，到如今剛好二十年而已。算起來，歐美髮展半導體技術比中國早了整整100年，所以導致一個可怕的結果，那就是，在半導體領域，國內根本冇有和歐美討價還價的實力。近一百年的時間差距，想要追趕是非常不容易的，所以纔會導致輝煌科技公司在半導體技術上被卡脖子。輝煌科技公司也是在前人付出的基礎上開始進行半導體研究，這個時候，輝煌科技公司已經有了研究的基礎，比如人才、技術資料、政策支援。而方浩在東江大學就開始進行半導體研究，也不過是加速國家在半導體佈局上發展的速度而已。所以，方浩一直以來並不對半導體研究人員做出過多的苛求，因為他們完全是在一片空白的大地上，開始慢慢堆放積木，搭建一個高樓大廈。半導體最為核心的部分是CPU，現代社會半導體產業的心臟就是CPU，冇有CPU就冇有半導體的核心，因為半導體產業鏈的一切都是CPU周邊的衍生。這也是為什國內在2020年，那是因為我們自己要搞CPU了，如果有了CPU，那這個國家的半導體產業鏈都會圍繞著我們自己的CPU發展，達到歐美半導體產業技術水平，隻是時間問題。所以這也是方浩一直嚷嚷研究CPU的原因，CPU的原理很簡單，隻是需要耗費大量的時間積累。但是不得不說，它確實是國內的科技支柱公司，方浩隻是希望它能夠對國內的科技工作者好一些。為什說CPU的原理很簡單呢，那是因為，CPU本身的原理就是一部加法器，隻不過這個加法器功能一步一步增加，變得越來越複而已。計算機由輸入設備、輸出設備、存儲器、運算器、控製器等五部分組成。而CPU就是麵的運算器和控製器。運算器是計算機對數據進行加工處理的中心，它主要由算術邏輯部件、暫存器組和狀態暫存器組成。控製器是計算機的控製中心，它決定了計算機運行過程的自動化，它不僅要保證程式的正確執行，而且要能夠處理異常事件，包括指令控製邏輯、時序控製邏輯、總線控製邏輯、中斷控製邏輯等幾個部分。指令控製邏輯要完成取指令、分析指令和執行指令的操作。時序控製邏輯要為每條指令按時間順序提供應有的控製信號，失時序控製聽從最基本的時序信號時鍾信號的控製，時鍾是整個機器的時間基準，加快時鍾頻率會讓計算機運算速度加快。總線邏輯是為多個功能部件服務的資訊通路的控製電路，就cpu而言，一般分為內部總線和cpu對外聯係的外部總線。中斷控製邏輯是指計算機由於異常事件，或者一些隨機發生需要馬處理的事件，引起cpu暫時停止現在程式的執行，轉向另一服務程式去處理這一事件，處理完畢再返回原程式的過程。而構成這些功能的基本結構是邏輯門電路。邏輯門電路一共包括三大類別，第一類是非門電路，第二類是與門電路，第三類是或門電路。眾人對這些門電路進行了深入的研究，編寫了詳細的數據手冊，對效能，頻率，功耗，散熱，壽命等等進行了全方位的測試，確定了了最優使用狀態。非門運算：輸入和輸出結果相反。與門運算：隻有輸入都為1時結果才為1。或門運算：有一個輸入為1時結果就為1。或非運算：對或操作結果取反。與非運算：對與操作結果取反。有了邏輯門就開始設計加減乘除四則運算，實際，計算機隻會進行加法運算。如果要進行其它運算，需要將其它的運算轉換為加法運算。在電腦內部，所有的運算都是加法，不過計算機的加法計算十分反人類，並不是人類思維，而是機器思維。首先，計算機把數轉換成二進製，全是0、1代碼，轉換都是按現成的程式進行。如果計算加法，則把兩數按位相加，如1315，轉換後是11011111，按00=0，10=01=1，11=10的規則，結果為11100，輸出時再轉換為28。如果是計算減法，則把減數取補碼，按位把0換成1，把1換成0，後加1，再相加。以八位數據計算為例子，計算15-13，先轉換15=00001111，13=00001101，取13的補碼為11110010，加1後為11110011，相加有00001111 11110011=100000010，位數已超過八位，把最高位捨棄，取後八位為00000010，也就是十進製的2。這的計算感覺很複雜，也不容易理解。實際，計算機計算起來並不麻煩，甚至非常簡便快捷，因為計算機內部存在加法器，幾個時鍾週期就可以計算一次加法，再加計算機內部都是自動化計算，通過加法器完成，計算起來非常快。如果人腦跟蹤這些計算過程，就會覺得計算機實在是太傻了，簡單的減法不知道運行了多少次。計算機一個叫做ALU的功能模塊，麵有很多硬體的計算電路，比如加減乘除，開指數，指數，微分，積分，等等。這些硬體可以直接處理最基本的運算，加快數據。
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