走进01时代

首先，计算机发展到了上个世纪中后期，发生了一个重大的变化，那就是由传统的电机械结构转变为纯电路结构，其内部计数方式由10进制转变为2进制的过程。

现代计算机运行起来的最根本的基本的事实是——电路有连通与断开这两种状态。简单来说：就是电路中有无电流通过，如果有电流通过，那么电路中的灯泡就会亮起，这种状态就是 1 ，反之，如果电路中无电流通过，那么电路中的灯泡就不会亮起来，那么这就是 0 状态。这是现代计算机的基础。

机械继电器

最大的机电计算机之一是哈佛 Mark 1号，IBM 于1944年完成建造，给二战同盟国建造。这台机器的用途之一是给曼哈顿计划跑模拟，这台机器的电脑是继电器。

继电器的工作原理

其工作原理是：当控制电路有电流通过时，这控制电路的导线圈（就是图上那些圈圈）会产生磁力，从而逻辑电路上的铁块被吸引，然后电路被连通，如果断电，铁块复位（可以想象铁块被一根弹簧固定着）电路断开，1940年，一个好的继电器1秒可以翻转50次。

虽然机械继电器的使用可以说是一个相当大的进步，但是它还是有很缺点：

1 速度慢，哈佛马克1号， 1秒只能做3次加法或减法运算

2 磨损严重，由于他并没有摆脱机械运动，因此会有机械磨损

3 不是很稳定，哈佛马克1号大约有3500个继电器，即使单个继电器出问题的概率很低，但是继电器的数量一多，继电器出问题的概率也会大大增加，整个计算机系统就很容易出现故障，这对于要运行好几天的计算任务来说，不是很友好。

Bug的来历

操作人员在日志中用胶布贴了一个虫子  

1947年9月，哈佛马克2型的操作员从故障继电器中，拔出一只死虫（bug的英文意思为虫子），后来人们便把计算机出了故障称为有了bug。

真空二极管与真空三极管

1904年，英国物理学家“约翰·安布罗斯·弗莱明”，开发了一种新的电子组件，叫“热电子管”，也可以叫真空二极管。这个电子组件有点像灯泡，但是和普通灯泡有点区别，那就是它对电流的流向有限制，对于普通灯泡来说，你可以随意接正负极，他都会亮，但是这个真空二极管就不行，你只有正确地接好它指定的的正负极才可以亮起来。二极管是电子元器件，它的有一个功能是限制电流的通过，例如电流只能从二极管的一端到另一端，电流只能单向流动。

真空三极管

1906年，美国发明家“李·德福雷斯特”发明了三极真空管，这个真空三极管和前面说的真空二极管有一点不同的地方是，他有一个额外的控制电极，只有对这个控制电极施加正电荷，它才能允许整个三极管电子流动。这和继电器有些类似了。真空管是纯电路结构，在进行电路的开关切换时，没有机械损耗，更重要的是，每秒可以关闭数千次，这使得计算机的运行速度又提高了一个层次。

起初，真空管非常昂贵，到了1940年，价格才渐渐降下来。1943年12月巨人1号计算机完工，在英国“布莱切利园”首次大规模使用真空管（1600个真空管），用于破解纳粹通信。

1946年ENIAC 是第一个真正的通用、可编程、电子计算机，每秒可执行5000次十位数加减法，它运作了10年

1950年，真空管计算机的潜能开发到了极限，我们迫切需要新的“开关载体”。

晶体管

1947年 贝尔实验室发明了晶体管，晶体管和上面提到的三极真空管类似，都可以控制电路的开与关，但是相比于由玻璃制成的发光发热的真空三极管，晶体管是固态的，很小很牢靠，并且每秒可以开关10000次。

晶体管

1957年IBM发布了IBM608，一个完全用晶体管，而且消费者也可以买到的计算机，它有3000个晶体管，每秒执行4500次加法。

英特尔

现代的晶体管更加微小，并且每秒可以切换上百万次，并且能工作几十年，生产半导最常见的材料是“硅”。

William Shockley 去了硅谷，创立了“肖克利半导体”，里面的员工后来成立了“仙童半导体”然后这里面的员工成立了英特尔。

资料来源

特此鸣谢 The Crash Course

官方网站 https://www.thecrashcourse.com/

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