点沙成金:英特尔芯片制造全过程揭密

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解构数字时代

作为逻辑电路的基本构成,人们可以使用两个场效应管来制作一个非门,用4个场效应管来制作一个与非门或者或非门……由此,人们便遍可以通过不断地堆叠这些逻辑门来构筑加法器、乘法器、存储器和缓存。而更重要的是,通过简单元件的不断复用与堆叠,我们便可以将逻辑与算力赋于机器之上,成百万上千万倍的加速计算,让人类能够有精力去将更多不可能变为唾手可得。

当然,我们在这里给出这些图并不是期待大家能由此完成对《数字电路原理》的自习。展示这些电路图只是要向大家展示,由场效应管所组成的电路是如何一点一点实现加法、乘法和存储的。

通过将上图所展示的这些器件进行无数次堆叠、组合,我们便能够制造出具备强大能力的CPU、内存和闪存(很多元件的结构在实际应用中会更加复杂以满足特定需求)。然后,我们顺理成章的将他们组装成了一台电脑。

在拥有了这样一台电脑之后,问题接踵而至。我们能用它做什么呢?

首先,我们需要建立一张编码表,这张表定义了每一种可以输入的字符以及他们所代表的数学含义。举个例子,如果我们定义A为牛肉面、B为香菜、 为不要,那么“来碗牛肉面、不要香菜”的数学表达式就是AB(当然,我们也可以把它变为BA,表示“来碗香菜,不要面”。至于店老板会不会打人,那就不是计算机能处理的问题了)。

图中符号编码的意思是:任取一个数X,如果X是自然数,那么X的后继也是自然数。如果将这些符号进行编号,那么我们便能用数字来表达逻辑并实现某种程度的计算

于是,我们便可以使用这套编码逻辑来构建函数进行数学计算并输出结果。

以这套强大的计算逻辑作为工具,我们便可以开始通过键盘输入来构建代码,用代码来实现功能,用功能来组成模块,用模块来架构系统。再之后,Windows、Office和所有应用软件便大体只是时间与成本的问题了。

到这里,我们已经梳理了从半导体到电脑再到软件之间的关系。但这样的结构仅仅是当今数字时代中的一个基础原子。要想获得数字时代中我们所拥有的一切,还需要一张能够连通所有电脑的网络以及在网络中负责大规模处理和分发数据的数据中心。

以春节之后宅在家点外卖的流程为例,买家需要打开手机中的外卖APP,开始接收服务器上的外卖菜单信息并在点餐完成之后将相关的订单和付款信息提交给服务器;而餐馆则需要向服务器上传自家的菜单并接收服务器下发的用户订单及餐费。

在这样一套流程中,无论是买家还是卖家都不需要购买昂贵的服务器设备及承担他们所带来的电费和维护成本,相反,他们只需要一台相对很便宜的电脑或手机并支付网费就能完成所有信息交换和最终的交易。当然,买家所付出的餐费当中还要包含一部分给服务器运营方的抽成。而在更复杂的商业实践中,负责运营外卖系统的平台企业甚至也不需要购置自己的服务器,只需将开发好的软件系统放在专业的云服务数据中心当中运行,并从自己的抽成中拿一部分给云数据中心即可。

如此这般,我们还可以将这套商业逻辑扩展到打车、网络游戏、远程办公、直播等一系列领域。

而当每个人的工作与生活中都充满这样的系统时,一个全新的数字时代便轰轰烈烈的到来了。

从微观尺度的半导体到宏观层面的数字经济大厦,结构已成。

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