电脑是怎么运作的,如果现在是猿人时代,怎 [复制链接]

电脑到底是怎么运作的？随便找一本微型计算机原理，都有讲述。如果现在是猿人时代，怎么造出电脑的一个个组件？在了解了以上的原理以后，还需要知道许多的知识和技术，然后就可以开始啦。找点自然铜，用火烧烧，趁热拉成线；找到钨精矿，湿法提纯出钨，弄成丝。如果实在找不到钨精矿，就找几根竹子，烧成竹炭丝；找点找点沙子，使劲烧啊烧啊，可以得到玻璃。材料有了，可以造灯泡了。找到炉甘石，烧啊烧啊，就得到了倭铅，就是锌。然后找个酸的野果子，将锌片和铜片插到果子上。电池就有了。

找点合适的泥土，比如高岭土，加上水，搅和均匀了，烧啊烧啊，可以得到一些外壳支架什么的绝缘配件。电源有了，导线有了，小灯泡也有了，第一个电路出现了。

如上图，电池就是只能提供一个电压的电源，刀闸开关是一个按键的键盘，小灯泡是一个像素的显示器。主机？这个电路太简单了，不需要。如果再添加一个像素到显示器，那么，电路就是这样的：

继续添加下去，一共需要添加**32个像素（个）。是不是看着眼熟？这样，就得到了一个高清显示器。同样，添加好多个开关，多少个?键盘部分大约需要个。为什么是，因为梁山好汉是个，你添加81个也行。就得到了一个常见的标准键盘。然后还要有地方存数据吧，要运算器、控制器吧？导线也有很多吧。把它们装到一个箱子里，取个名字叫主机。存数据的零件好弄，用铜丝穿着慈石（也叫磁铁石，这东西天然的就有，打磨一下就能用，注意方向），记着多穿一些，然后固定在粘土烧成的硬瓷方盘子上就行。为了方便起见，这个存储设备可以简称硬盘。

经过许多次迭代升级后，终于得到了一台微型计算机，俗称：电脑。有可能是这样的：

但是，但是，如果只是计算，在猿人时代，还是下述两种计算机更容易实现。

算筹，图像来源：陕西历史博物馆微博

“然后还要有地方存数据吧，要运算器、控制器吧？导线也有很多吧。把它们装到一个箱子里，取个名字叫主机”。那么，这些东西又是怎么回事呢？如果不加以解释，那就可以跟下面的画马教程相媲美了。所以再试着说说，有错漏的地方，欢迎斧正或质疑。

话说再找泥土烧呀烧的过程中，不知道失败了多少次，终于得到了一些合适的导体和绝缘体。后来，有愿意琢磨的师傅发现在废品中还有一些材料，导电性介于导体和绝缘体中间，于是取名叫半导体。这些半导体材料中，有两种典型的取名叫硅（早期也叫矽）和锗。如果对它们提纯再故意的掺一些杂质，就分别得到了P型半导体和N型半导体。把P型半导体和N型半导体做到一起就叫PN结，再弄出两根引线，加个陶瓷或者玻璃壳，就是二极管啦。

当然，有的师傅脑洞大开，会弄多个PN结一块加壳，引出多根引线。这样，如果引线三条腿，那么可能得到PNP或者NPN三极管；如果引线四条腿，那么可能得到两个封装在一起的二极管，也可能得到一个由四个二极管首尾相接组成的整流桥。这些都不重要，重要的是，这样我们就可以进入数字电路时代啦。多找几个二极管和三极管，这么连就是与门电路，那么连就是非门电路，还可以做或门电路。这三个家伙再配合其它辅助零件，就可以玩更多了。

继续堆，许多的门电路及辅助可以堆出来触发器、加法器、寄存器等等啦。这些可以分成两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。现在，只要我们把各种寄存器它们的伙伴组合到一起，它们就可以合称运算器了，当然，哪些辅助功能的电路也可以组合到一起，叫控制器。运算器和控制器合称中央处理器，洋名字叫CPU。

到这里，考察一下价格，会发现寄存器好贵啊，是按个数卖的，是所有具有存储功能的元器件中速度最快的，但是也是价格最贵的，是处理器的自家人。一个CPU的寄存器通常在几个到几十个，最多也就几百个。其实吧，并不是所有的事情都一样重要和紧急，有些事情不是那么紧急，可以慢一些，于是，就有了比寄存器速度慢点，价格低点的存储器，也放在运算器和控制器附近一起封装。这些存储器叫高速缓冲存储器（cache），简称缓存。有人的地方就有江湖，有存储器的地方就有等级。所以，缓存又可以分为一级缓存和二级缓存、三级缓存之类的。一个CPU的高速缓存通常有几千字节（KB）到几百万字节（MB）。如果觉得价格还高了，那就再降低速度，相应的价格也就降低了，这部分存储器就叫主存储器，通常也叫内存。这部分虽然叫内存，但是已经不在CPU内部了，叫内存的一个原因是因为它们存储着运行中程序的数据、另一个原因是早期软盘、硬盘等辅助存储器不装在主机内。内存就便宜多了，一般是按照兆字节MB或者吉字节GB，就是大家熟悉的“我的电脑内存有两条，每条4GB”之类的。

嗯，做个小结，上面的几种存储器——寄存器、高速缓存、内存——都有一个特点：断电后数据丢失。所以问题就来了，那我关机后，数据要存哪里呢？这就用到辅助存储器了。辅助存储器就更便宜了，当然，速度更慢。上古时期，是存在纸带上的；中古时期，是存储在磁带上的；近古时期，是存储在软盘、光盘上的。而现在，大都存储在硬盘上。事实上，机械硬盘很早就有了，只是太大太贵，在最近二三十年才流行起来，至于固态硬盘，真正流行不过十多年时间。当前，年啦，机械硬盘基本上1太字节（1TB）价格大约元。

好啦，可以弄个NAS（NetworkAttachedStorage：网络附属存储），装上几块16TB的机械硬盘，存——几个人就演完的简单场景电影，不是，这行划掉——工作学习的重要数据啦。

那么，中央处理器要处理数据了，怎么办呢？首先，把数据从辅助存储器（象什么硬盘、光盘什么的，）里面读取到内存，然后根据文件类型再载入部分数据到高速缓存和寄存器。开始干活了，寄存器里的数据随时更新着，不够用了就上缓存找，缓存没有就找内存，内存不够就到辅助存储找。大部分时候的数据除了载入和最终保存时用硬盘，基本都是在寄存器、高速缓存、内存中存取的。所以，如果你发现电脑的硬盘灯狂闪和常亮，那么，很多时候不是程序有问题就是开某雷之类的下载了。