电脑之所以称之为脑,是因为它有逻辑思维。人的逻辑推理,一般有如下几种。
上图可知,每一种逻辑关系,只需要两个晶体管就可以实现。
人脑有记忆。电脑也有记忆能力。一个八位的内存,用晶体管来实现,只需要20几个晶体管:
用光刻技术,指甲大小的芯片,可以轻而易举地做出成亿,十几亿个晶体管。每个晶体管大小划一,方方正正,排列的整整齐齐。
每一个芯片,包括CPU ,都有自己的指令,比如加减乘除,逻辑运算等等。这些指令,是通过晶体管来实现的。每一条指令(编译器编译后的机器语言),通过用光刻铜线,连接不同的晶体管来实现的。光刻技术可以轻而易举地把几十个,上百个的晶体管之间组合,用光刻铜线来连接,互不干扰。
Intel 处理器,有一千多条指令。每条指令都是用光刻的铜线,连接组合少则几个晶体管,多则上百个晶体管来实现的。
芯片指令多,光刻曝光的次数多,成本高,设计复杂,称为高端芯片。芯片的指令少,光刻曝光的次数少,成本低,容易设计,因此称之低端芯片。
低端芯片,大陆基本占领。高端的,正在追赶。
芯片封装后,有少则十几个引脚,多到几百个引脚,用来输入输出外部数据,地址,时钟等。其中一个引脚是链接电源,一个是连接ground。
时钟对芯片影响很大。时钟用来“刷晶体管”,可以做到一秒刷几千到几十亿,以此保证指令运行过程中,各个指令有条不紊,按部就班地运行。先来后到,有话慢慢说。
内存,晶体管之间的逻辑关系简单,单一,容易设计,是芯片中最容易实现的。紫光突然在武汉和南京,各自投资数百亿美元搞内存,与此有关。