第184章 计算机的基础架构
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此时此刻，大洋彼岸的米国。
一台名为UNIVAC I的巨型机器，刚刚在一个月前送抵米国人口调查局。那是人类历史上第一台商用电子计算机，用了五千多个电子管，占地二十多平方米，重达七吨。
而在更早的1946年，米国人就造出了世界上第一台电子计算机ENIAC，用了一万八千个电子管，专门用来计算炮弹弹道。
鹰国桥剑大学也在1949年搞出了EDSAC，那是第一台能存储程序的计算机。
换句话说，到1951年的今天，全世界只有米国和英国两个国家真正造出了能用的电子计算机。其他国家，包括华国，在这个领域上还是一片空白。
而现在，华国的第一台电子管逻辑运算单元，就在这间实验室里。
虽然它还仅仅只是运算器，还不能算完整的计算机，但这意味着：华国，正在追赶。
······
演示结束后，现场安静了几秒。
赵家骏率先开口了。
“林远同志，我有个问题。”他推了推眼镜，眼神里满是思索，“你之前在电报里提到过，逻辑运算单元只能算是计算机的一部分。那在你心目中，一台完整的计算机，应该是什么样子？”
林远没有直接回答，而是反问道：“家骏同志，你觉得呢？”
赵家骏思索片刻，走到黑板前，拿起粉笔，边画边说：“我琢磨过一阵。现在这个运算器能算加减法了，但要算更复杂的，比如乘除法，肯定得有个东西告诉它先算什么、后算什么。我管这个叫'控制器'。”
他在黑板上画了一个方框，写上“控制器”三个字，又画了一个箭头指向运算器。
“然后，算出来的结果得存起来吧？不然算到一半忘了前面的数，还是白搭。这个就叫'存储器'。”
他又画一个方框，写上“存储器”。
“还有，人怎么把数输进去？算出来的结果人怎么看？这需求就得有'输入'和'输出'。”
最后，他在黑板上画出了五个方框，并且被他逐一用箭头连起来：输入-＞控制器-＞运算器-＞存储器-＞输出。
李德明点了点头：“家骏同志这个思路是对的。这五个部分，缺一不可。”
王志远接过话茬：“其实我认为，运算器和控制器可以放在一起，电子管搭的逻辑电路就行。但存储器目前是个难题。”
钱慕飞挠了挠头：“我也头疼这个。电子管触发器能存一位，但一个触发器就要两个电子管。要存一千位数据，得两千个电子管，功耗和体积都受不了。”
几个人思维越来越发散，开始讨论起了存储器的方案。
“那么有没有不用电子管的存储方式？”王志远率先提议，“比如机械的？穿孔卡片？”
李德明摇了摇头：“穿孔卡片太慢了，读取一张卡片要好几秒，而且容量也小。”
赵家骏想了想：“我在想，能不能用电容？电容充电代表1，放电代表0。不对......电容漏电快，存不住。”
“磁的呢？磁带？”钱慕飞问。
王志远还是摇头：“磁带能存，但读写速度慢，而且机械结构复杂，可靠性差。”
讨论陷入僵局。
最后几个人都看向林远。
赵家骏问：“林远同志，你之前说存储单元有方案了，那你心目中的计算机到底是什么样子？存储器你打算用什么搞？”
林远走到黑板前，指着五个方框：“家骏同志画的这个架构，基本是对的。”
“一台完整的计算机，其实就是这五部分。运算器和控制器可以做在一起，叫'中央处理器'。输入输出现在简单，用拨码开关和灯泡就行，以后可以升级。”
“关键是存储器。”
他在“存储器”下面画了一个圆环。
“我打算用这个：铁氧体磁环。”
赵家骏眼睛一亮：“磁环？利用磁滞特性？”
“对。”林远点了点头，“磁环有个特性，给它通正向电流，它就正向磁化；通反向电流，他就反向磁化。正向代表1，反向代表0。一个磁环存一位。”
钱慕飞追问：“林总工，那读数呢？改怎么读出来？”
林远在圆环中间画了两根穿过的线：“穿一根驱动线，通电改变磁化方向。再穿一根读出线，磁化方向改变时，读出线上会感应出电动势。这样就能读出来。”
王志远推了推眼镜，感慨道：“妙啊！一个磁环几分钱，不耗电，体积还小。几千个磁环穿在一起，就是一个存储阵列，比电子管触发器强太多了。”
李德明也连连点头：“确实，磁芯阵列的驱动线和读出线，比电子管电路简单多了。”
钱慕飞已经开始盘算：“那磁环去哪里搞？铁氧体材料国内能做吗？”
林远解释道：“磁性材料厂就能做，只不过磁环的尺寸精度要求高，内外径公差要控制在几丝以内，这块我画个图，到时候你们找厂家配合就行。”
赵家骏像是想到了什么，又问：“林远同志，那您心目中的计算机，除了这五部分，还有别的吗？”
林远看了他一眼，笑着点了点头。
“有。还有一样东西，它虽然看不见摸不着，但它比硬件还重要。”
“Emm......是什么？”
“程序。”林远在黑板上写下两个字，“计算机不是死的，它能按照人的指令做事。这些指令就是程序。把程序存在存储器里，控制器按顺序读出来，指挥运算器再一步步执行。这就叫'存储程序'。”
“有了它，计算机就不用每次手动接线了，换程序就行。同一个机器，换个程序就能干不同的活。”
赵家骏猛地拍了一下大腿，激动道：“存储程序！对！这才是计算机的灵魂！没有存储程序，计算机就是个计算器，但是有了存储程序，计算机才是真正的'通用'机器！”
王志远也感慨道：“林远同志，你这个思路，把我们想的都串起来了。运算器、控制器、存储器、输入输出，再加上存储程序——这就是一台完整的计算机。”
李德明连连点头：“对，对。有了这个架构，我们就知道下一步该搞什么了。”
······
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一台名为UNIVAC I的巨型机器，刚刚在一个月前送抵米国人口调查局。那是人类历史上第一台商用电子计算机，用了五千多个电子管，占地二十多平方米，重达七吨。
而在更早的1946年，米国人就造出了世界上第一台电子计算机ENIAC，用了一万八千个电子管，专门用来计算炮弹弹道。
鹰国桥剑大学也在1949年搞出了EDSAC，那是第一台能存储程序的计算机。
换句话说，到1951年的今天，全世界只有米国和英国两个国家真正造出了能用的电子计算机。其他国家，包括华国，在这个领域上还是一片空白。
而现在，华国的第一台电子管逻辑运算单元，就在这间实验室里。
虽然它还仅仅只是运算器，还不能算完整的计算机，但这意味着：华国，正在追赶。
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演示结束后，现场安静了几秒。
赵家骏率先开口了。
“林远同志，我有个问题。”他推了推眼镜，眼神里满是思索，“你之前在电报里提到过，逻辑运算单元只能算是计算机的一部分。那在你心目中，一台完整的计算机，应该是什么样子？”
林远没有直接回答，而是反问道：“家骏同志，你觉得呢？”
赵家骏思索片刻，走到黑板前，拿起粉笔，边画边说：“我琢磨过一阵。现在这个运算器能算加减法了，但要算更复杂的，比如乘除法，肯定得有个东西告诉它先算什么、后算什么。我管这个叫'控制器'。”
他在黑板上画了一个方框，写上“控制器”三个字，又画了一个箭头指向运算器。
“然后，算出来的结果得存起来吧？不然算到一半忘了前面的数，还是白搭。这个就叫'存储器'。”
他又画一个方框，写上“存储器”。
“还有，人怎么把数输进去？算出来的结果人怎么看？这需求就得有'输入'和'输出'。”
最后，他在黑板上画出了五个方框，并且被他逐一用箭头连起来：输入-＞控制器-＞运算器-＞存储器-＞输出。
李德明点了点头：“家骏同志这个思路是对的。这五个部分，缺一不可。”
王志远接过话茬：“其实我认为，运算器和控制器可以放在一起，电子管搭的逻辑电路就行。但存储器目前是个难题。”
钱慕飞挠了挠头：“我也头疼这个。电子管触发器能存一位，但一个触发器就要两个电子管。要存一千位数据，得两千个电子管，功耗和体积都受不了。”
几个人思维越来越发散，开始讨论起了存储器的方案。
“那么有没有不用电子管的存储方式？”王志远率先提议，“比如机械的？穿孔卡片？”
李德明摇了摇头：“穿孔卡片太慢了，读取一张卡片要好几秒，而且容量也小。”
赵家骏想了想：“我在想，能不能用电容？电容充电代表1，放电代表0。不对......电容漏电快，存不住。”
“磁的呢？磁带？”钱慕飞问。
王志远还是摇头：“磁带能存，但读写速度慢，而且机械结构复杂，可靠性差。”
讨论陷入僵局。
最后几个人都看向林远。
赵家骏问：“林远同志，你之前说存储单元有方案了，那你心目中的计算机到底是什么样子？存储器你打算用什么搞？”
林远走到黑板前，指着五个方框：“家骏同志画的这个架构，基本是对的。”
“一台完整的计算机，其实就是这五部分。运算器和控制器可以做在一起，叫'中央处理器'。输入输出现在简单，用拨码开关和灯泡就行，以后可以升级。”
“关键是存储器。”
他在“存储器”下面画了一个圆环。
“我打算用这个：铁氧体磁环。”
赵家骏眼睛一亮：“磁环？利用磁滞特性？”
“对。”林远点了点头，“磁环有个特性，给它通正向电流，它就正向磁化；通反向电流，他就反向磁化。正向代表1，反向代表0。一个磁环存一位。”
钱慕飞追问：“林总工，那读数呢？改怎么读出来？”
林远在圆环中间画了两根穿过的线：“穿一根驱动线，通电改变磁化方向。再穿一根读出线，磁化方向改变时，读出线上会感应出电动势。这样就能读出来。”
王志远推了推眼镜，感慨道：“妙啊！一个磁环几分钱，不耗电，体积还小。几千个磁环穿在一起，就是一个存储阵列，比电子管触发器强太多了。”
李德明也连连点头：“确实，磁芯阵列的驱动线和读出线，比电子管电路简单多了。”
钱慕飞已经开始盘算：“那磁环去哪里搞？铁氧体材料国内能做吗？”
林远解释道：“磁性材料厂就能做，只不过磁环的尺寸精度要求高，内外径公差要控制在几丝以内，这块我画个图，到时候你们找厂家配合就行。”
赵家骏像是想到了什么，又问：“林远同志，那您心目中的计算机，除了这五部分，还有别的吗？”
林远看了他一眼，笑着点了点头。
“有。还有一样东西，它虽然看不见摸不着，但它比硬件还重要。”
“Emm......是什么？”
“程序。”林远在黑板上写下两个字，“计算机不是死的，它能按照人的指令做事。这些指令就是程序。把程序存在存储器里，控制器按顺序读出来，指挥运算器再一步步执行。这就叫'存储程序'。”
“有了它，计算机就不用每次手动接线了，换程序就行。同一个机器，换个程序就能干不同的活。”
赵家骏猛地拍了一下大腿，激动道：“存储程序！对！这才是计算机的灵魂！没有存储程序，计算机就是个计算器，但是有了存储程序，计算机才是真正的'通用'机器！”
王志远也感慨道：“林远同志，你这个思路，把我们想的都串起来了。运算器、控制器、存储器、输入输出，再加上存储程序——这就是一台完整的计算机。”
李德明连连点头：“对，对。有了这个架构，我们就知道下一步该搞什么了。”
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