从小学点计算机

记录的意思是保留一份测量的结果，可以表示为模拟形式或者数字形式。在一份模拟记录中，观察对象被转化为一个模拟的对象。例如，在读取大气压力的过程中，可以把一支水笔绑在一个气压计的指示臂上，这样水笔就会随着气压的变化而上升或者下降。水笔的位置经过校准后，就能在纸上画出表示气压变化的曲线。因此，水笔的运动就是对气压变化的模拟。 或者，气压也可以通过每隔一段确定的时间标注水银柱的高度来记录，间隔越小，记录就越准确。周期性读取日志就是一份数字记录，因为它使用了数字，而不是利用水笔的位置。与周期性监测气压计相比，用水笔来连续地记录气压变化看起来更能提供一份精确的记录——无论周期性监测有多么频繁。然而，当信息被传输时，由于传输系统的错误和本身的不完善，模拟记录就会变得不那么精确了。只有当摩擦力被*小化，而且纸张在笔下移动的时候保持恒定受控的速度，上述自动气压计才能提供一份精确的记录。 模拟记录在某些应用中十分方便。例如，如果两个信号的模拟测量用它们的电流来表示，那么制作信号相加的电路就十分简单——只需要计算两个电流值的和。输入的电流是一个自然的模拟，并且新电流是相加过程的一个自然模拟。所以，在模拟声音记录中，信号的音量大小是由通过系统的电流强度来反映的。另外，数字记录是永久的，而且可以精确复制。它们已经在很多领域替代了模拟记录。在这些领域中，往往需要进行复杂的传输，如声音记录。数字记录的质量依赖于信号的采样(测量)频率。为了改善信号的输出，简单的方法是对数字采样的量加倍，而不是对传输过程中使用的所有传输系统的质量进行加倍。声音的数字渲染中的瑕疵绝大多数都产生于记录的实际时间。之后，声音的数字记录被精确地保留下来，直到信|每被转化回模拟形式，并在扬声器中播放出来。我们可以很容易地制作数字记录的原样拷贝，而且只要数据没有丢失，1000年后的数字记录仍会和*初的一样精确。与此相比，一份模拟的声音记录会在复制的每个阶段都遭受质量损失。 集成电路 20世纪40年代和20世纪50年代的早期计算机由几柜子的真空管或电子管组成，它们被用作电开关和放大器。这些管子体积巨大，而且需要预热才能正常工作，从丽极大地限制了早期计算机的设计。同时，信号从管子一端传送到另一端所耗费的时间也严重限制了计算机的运行速度。以现在的标准来看，早期计算机只能进行一些琐细的运算：一台真空管或电子管计算机如果想要获得和20世纪90年代的个人电脑相同的处理能力，那么它就必须有一个2万人的镇子那么大。 一股强劲的推动力使计算机更小，核心突破在于晶体管的发明。1948年，晶体管由美国贝尔实验室的科学家们发明。晶体管是由半导体材料(如硅)制成的固体芯片，通常有三个连接脚，分别叫作集电极(源极)、发射极(漏极)和基极。这些固态物件只有几毫米见方，没有移动部分；它们使得电子器件可以更加微小，更加可靠。 下一个重大的发展是集成电路的发明。在集成电路中，所有的线路都被蚀刻在印刷电路板上，不需要单独的导线连接。集成电路连续地更新换代使得计算机的处理单元先缩小成单个柜子，然后是一块单独的板子。 1961年，硅芯片的发明允许复杂电路蚀刻到一块微小的芯片上。这种芯片由半导体材料制成，通过掺入杂质来形成电路连鑫和晶体管。现代芯片可能包含几百万个这样的晶体管，而且除子携带处理单元之外，还可能含有大量的其他部件。这种我们称为“超大规模集成(VLSI)”的小型化技术，已经使得制造便携式计算机和其他小型设备成为可能。 处理器并不是唯一变得越来越小和越来越快的部件。早期计算机的内存由一些独立的磁环或磁芯串在线上组成的一种晶格构成。每个磁环或磁芯可以记忆单个的数位。类似地，*早的存储磁盘是躺在巨大的柜子里的。对上述每个器件，解决方法都是相同的：更小就更快。 P2-7