电脑



什么是电脑?

计算机是任何处理数据的设备。“计算机”一词的一般用法是指一种被设计用来自动进行数学(逻辑)计算的电子设备。今天,电脑无处不在,从冰箱到汽车。

工程和计算机:

电脑需要一组部件才能运行,电子/材料工程师们一直在努力改进每一个部件,他们的共同目标是:

更便宜的

更耐用的
更节能

计算机是可以想象得到的各种工程领域的产物:化学、机械、软件、电气、控制、系统等等。不管你喜欢哪个领域的工程,总有一个角色适合你在计算机设计。

计算机系统的组成部分:


计算机部件和相连系统:

——电动力量:电池,光伏交流电网电力
电力供应(变压器)
-风扇或液冷(用于冷却CPU或所有内部部件)
-CPU(控制单元)—计算机的“大脑”,负责处理代码,并控制从电源到显示器的计算机各部分
-运算器(算术逻辑单元)- CPU的这一部分处理逻辑计算
-随机存取存储器—当CPU进行计算时,读写速度很快
-罗只读存储器-是用来存储'固件'像操作系统,它是预装
-BIOS是一个程序,加载固件数据从ROM(硬盘驱动器或固态驱动器)到RAM,它可以被CPU立即访问
-输入设备-从其他地方获取输入,如用户或其他计算机(键盘、鼠标)
-输出设备-获取数据并发送出去,就像打印机或显示器一样
-输入/输出设备-硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器——所有这些都从CPU获取数据(输出)并返回数据(输入)。

组件:


晶体管-它是计算机的基石,只不过是一个半导体材料制成的开关。通过把许多开关放在一起,你可以做数学问题,因此“计算”。

真空管
-用于从功率调节到实际计算的各种工作。真空管有很多种。电子管至今仍在使用,随着真空晶体管(纳米技术)取代硅微芯片,电子管将卷土重来,因为它们比基于硅的设备要快得多。

ICs -集成电路(微芯片)-在一个“芯片”上的一组电路芯片可以由硅、金刚石或其他半导体制成。它由内置在硅芯片上的数十亿个微小晶体管组成。

视频:伦斯勒理工学院的工程师Dr. Bhat告诉我们IC芯片是如何制作的,这是关于铜的视频的一部分:


硅晶片-最标准的芯片。它很容易操作,而且是用低成本的材料制成的。看上面的视频来了解电路是如何被蚀刻到今天的典型芯片上的。亚博体育官方app今天的cpu使用的是经过激光蚀刻的铜,而在20世纪80年代和90年代使用的是铝。IBM开发了第一个在一个芯片中包含多层的芯片,这允许在一个芯片上实现更大的密度。

钻石芯片水晶碳(人造钻石)芯片已经被军方使用了一段时间,因为它们可以抵抗EMP和太阳耀斑事件,它们通常用于卫星,对于消费者来说太贵了。亚搏体育苹果app下载

纳米技术-碳纳米管正在开发中,它可以充当半导体,因此可以用作晶体管。这些管子的大小只有人类头发的五万分之一。工程师们正在研究如何将纳米管以理想的模式生长,使其能够真正用纯碳制造出设备。另一个挑战是找到将金属触点连接到管子上的方法。

计算机历史:

使用这个时间表在这里了解详细的计算机发展的每一年:亚博体育官方app
电脑历史博物馆时间表


在显示器和打印机出现之前,穿孔卡曾是计算机与人类沟通的方式。在爱迪生技术中心展出的这些卡片来自一台上世纪60年代的便携式亚慱足球网址多少穿孔计算器。

Bernard Widrow告诉我们他第一次开发随机存取存储器亚博体育官方app的时间:



进一步的研究:
通用电气早期的计算机

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硬盘驱动器

真空管

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更多的东西

本文由兆瓦

来源:
科学日报
采访哈特教授。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心,2012年
维基百科

图片/视频:
亚慱足球网址多少爱迪生技术中心/矿物教育联盟
惠兰通信



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