红石部落一处庞大的山洞中,上百台两米高一米宽的柜子放置在这里,柜子之间连接着一根根的导线,显得整齐而错落有序。
巨大的风扇声显得十分吵闹,一台柜子里面就有几百个真空管,而且柜子里面放置了大量的风扇,用来给真空管散热。
这里的热量是非常大的,风扇的风速一点都不慢,带走了电子管产生的热量,热风被气管排放到了外界。
方浩正在和几个人调试面前的柜子,这个柜子装着百多个真空管,组成了超前进位一个全加器。
另外的柜子也是计算机需要的各种模块,比如乘法器、除法器、加法器、译码器、编码器、数据选择器、触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器、放大器、模拟数字转换器、数字模拟转换器等等。
从数学角度来说,减法是可以转换成加法运算的,乘法同样可以转换成加法运算,除法可以转换成乘法运算,所以一切的运算都可以以加法运算为基础,所以计算机只会做加法也没有问题。
但是如果计算机只会做加法,对于有些计算来说速度就会慢下来,所以要想计算机速度更快,一定要给计算机设计乘法除法的运算电路。
还需要设计更加复杂的数学电路,来辅助硬件电路来完成更多的功能,这些辅助硬件的电路会通过一定的规则来控制,这个规则就是软件。
这一百多个柜子的导线连接到了一百万个小灯泡构成的显示屏上面,可以进行图像的显示。
除了显示屏之外,方浩等人还设计了键盘,也是采用26个字母的形式,没办法,方浩本来想要采用汉语键盘,但是汉语键盘看起来不太方便。
硬件方面,逻辑门元件采用真空电子管,这上百台机柜仅仅是计算机的电路部分。
计算机还需要内存存储器,采用汞延迟线,也就是山洞角落一百多台庞大的机器。
因为任何现成的器件可以直接拿来使用,为了寻找到存储器,部落费尽了心血一无所获,最后还是方浩作弊让众人找到了办法。
如今的计算机除了真空管还是真空管,所以存储器也只能用真空来实现。以真空管是否导通代表“1”或“0”,也就是说代表一位的数据。
十个真空管可串接成一环形电路,假设该十个真空管中仅第五真空管导通,则表示其储存的数值为 5。
但真空管自身无法完成数据的存储功能,因为真空管自身没有记忆功能,输入端的信号撤出后,真空管的通、断状态将会改变。
水银延迟线的原理来自于大自然,将一块石头掷入水中,形成波浪,波头经过一段时间才能传播到远方某处,水银延迟线的工作原理就是这样。
水银延迟线是一根直径10mm、长150cm的管子,内部充满水银,两端各有一个转换器分别进行电声转换和声电转换,这样,脉冲信号从管子的一端进入,转换成超声波,960ms后超声波到达管子的另一端,然后再转换成电信号输出,这样就可以让信号储存960ms。
不过,要实现存储功能,还需要一些额外的电路:经调制的脉冲信号从管子的一端进入,960ms后从管子的另一端输出,由变换器接收后,经检测、放大、整形和再生,重新反馈到发送端。
一个延迟线电路称作一个通道,因为真空管的反应速度快,而水银延迟线的反应速度慢,所以每个水银通道里面可以同时存在1000个脉冲信号,这1000个信号不断地在水银延迟线中循环,如果想要使用信号,就可以通过真空管的硬件电路计算出如何取得想要的脉冲信号,从而实现了内存的数据调用。
为了让存储系统稳定工作,水银的温度需要一直保持在40℃左右,因此要将给水银管一个类似恒温装置,可以保持水银管的温度。
自然,这种装置属于机械装置,方浩果断地将任务发给了机械研究部门,而且经常催促他们的研究进度,谁叫他们经常和自己抢人才。
水银延迟线存储器可以称得上是史上最笨重的主存储器,使用的水银管内部有很多充满水银的管道,使每个汞槽重量超过一吨。
这么庞大的的内存装置,它的内存容量便是10*1000*100=1M大小的bit位,效率感人。
除了内存还需要外部储存,外存储器采用磁带,也是方浩作弊想出的办法,要不然谁也不知道要多久才能研究出存储器。
软件方面采用机器语言、汇编语言,软件实际上就是硬件辅助电路的使用规则,把硬件辅助电路的使用规则总结出来就是软件,利用这些辅助电路可以完成对计算机的控制。
至此,一个简单的初级电脑完成了,自然仅仅是在纸面上,如何让它工作起来还是困难重重。
实际上,除了加法器之外,其余的模块仅仅是知道基本的原理,制作的样本性能很差,要想调试好还需要深入的研究。
每一个模块都是一个巨大的工程,既要保证功能,又要保证功耗,还要保证可靠性,最后还要考虑到拆卸房方便,因为真空三极管毕竟寿命短,数万个小时之后就会坏掉,所以需要便于维护。
信息部门会议室,上百人的研究员汇集到了这里,进行计算机设计专题研讨会。
所谓研讨会也就是讨论计算机项目,科学研究经常遇到无解的难题,所以必须要经常开会,通过会议解放自己的思想。
“目前的逻辑门的项目进展很顺利,大家完成的很好,我们已经可以利用逻辑门制造各种电路模块了,接下来的时间我们要进行下一步深入的研究,那就是制造乘法器,除法器,制造其它各种计算机的模块。”方浩说道。
“这个数学计算模块如何制造?有方案吗?”冰雪女妖皱着眉头问道,如此复杂的机器将她也难倒了。
“我通过大家的实验数据,总结了各个模块的工作原理,大家可以看一下,争取完善计算机原理的编撰,接下来我们有的忙了。”方浩笑着说道。
“早习惯了。”众人无奈地说道。
“咳咳,大家也不要愁眉苦脸,这种机器研究难就说明了它的价值,这仅仅是初代版本,如果研究深了,它可是比人都聪明,对于各种数学计算也是有好处的,比如计算修炼参数。”方浩又开始给大家打气。
洪荒的时间如同流水一样过去了一年又一年,红石部落的活动范围越来越大,方浩所在的信息研究院新人越来越多的。
有了确定的研究方案,人力资源也慢慢增加,众人的研究速度就快了起来。
红石部落的实验室中,数百科学家激动地看着前方一块硕大的屏幕,上面演算着各种数学计算。
“我宣布,红石计算机研究成功,运算速度593次每秒!大家一起来庆祝这次伟大的成功!”方浩看着计算结果,大声说道。
“成功了!”
“好!”
经过四年时间夜以继日的研发,洪荒世界第一台计算机终于研究成功,这一刻,众人满眼热泪,彻底陷入了狂欢。